Методическое пособие к набору tetrix ......Соревнующиеся...

44580

Методическое пособие к набору TETRIX® "Соревнование в коробке"

Автор текста: Аарон Локк.

Консультанты по контенту: Пол Аттли, Памела Сайферс и Тим Лэнкфорд.

Авторы моделей и рендеров SolidWorks® Composer™ и KeyShot®: Тим Лэнкфорд, Брайан Эккелберри и Джейсон Редд.

Компьютерная вёрстка: Тодд Макджордж

©2018 Pitsco, Inc., 915 E. Jefferson, Pittsburg, KS 66762

Авторские права защищены. Изделие и сопутствующая документация защищены авторским правом и распространяются по лицензиям, ограничивающим их использование, копирование и распространение. Запрещено воспроизводить какую-либо часть данного изделия или сопутствующей документации какими-либо способами без предварительного письменного разрешения со стороны корпорации Pitsco.

Все прочие наименования продукции, упомянутые в данном документе, могут оказаться товарными знаками соответствующих собственников.

V1.108/18

Содержание

Первые шаги ................................................................................................................................................................................... 2–7

Соревновательная арена .............................................................................................................................................. 8–9

Подготовительная работа с набором "Соревнование в коробке" ......................10

Введение к учебному пособию ...............................................................................................................................11

Раздел № 1 — Техническое конструирование для защиты

окружающей среды Обзор .............................................................................................................................................................................................................12

Упражнение № 1 — Проектирование и постройка прототипа ..........................................................................................13

Упражнение № 2 — Испытание и анализ ............................................................................................................................. 14–16

Упражнение № 3 — Изменение и улучшение проекта .................................................................................................. 17–19

Соревнование № 1 — Очистка мусорной свалки ............................................................................................................ 20–25

Раздел № 2 — Восполнение потребностей промышленности Обзор ..................................................................................................................................................................................................... 26–27

Упражнение № 4 — Системы навигации ......................................................................................................................................28

Упражнение № 5 — Подъёмные системы ....................................................................................................................................29

Упражнение № 6 — Захваты и ковши .............................................................................................................................................30

Соревнование № 2 — Складские роботы ............................................................................................................................ 31–39

Раздел № 3 — Автономные спасательные роботы Обзор ..................................................................................................................................................................................................... 40–41

Упражнение № 7 — Внесение изменений ...................................................................................................................................42

Упражнение № 8 — Сочетание датчиков (повторение) ................................................................................................ 43–45

Упражнение № 9 — В какую сторону? ................................................................................................................................... 46–48

Упражнение № 10 — Всего-то гончий пёс ........................................................................................................................... 49–51

Соревнование № 3 — Спасательные роботы ..................................................................................................................... 52–61

Приложение Дополнительные упражнения и соревнования ................................................................................................................ 62–64

Принятые во внимание стандарты .......................................................................................................................................... 65–69

Примечания ................................................................................................................................................................................................70

44580

Первые шаги

Цель

Пособие было разработано для приобщения обучающихся к азарту и переживаниям, свойственным робототехническим соревнованиям. Соревнования придают учёбе смысл: обучающиеся развивают и применяют своё критическое мышление и навыки решения задач. Занимаясь проектированием технических конструкций, дети получают возможность для творческого самовыражения и проявления изобретательности, сообща создавая подходящие для соревнований модели роботов. Помимо научно-технических познаний и понимания, получаемых в ходе проектирования и конструирования, обучающиеся осваивают и полезные для будущей профессии умения и навыки.

О пособии

Предполагается, что это методическое пособие будет использоваться в сочетании с дополняющим его учебным пособием. Учебное пособие знакомит обучающихся с каждым упражнением и соревнованием от начала до конца, снабжая нужной информацией и задавая вектор успеха. Методическое пособие ознакомит учителя с каждым упражнением и соревнованием от начала до конца при помощи их обзоров, примерных сроков их выполнения, нужных материалов, указаний по подготовке, памяток, методик, идей для дополнительных упражнений и возможных решений творческих заданий, — всё это поможет вам направить в нужную сторону неуверенно чувствующие себя команды. Как всё это согласуется с государственными стандартами, показано в приложении. Ничто не мешает вам вносить в любые упражнения или соревнования изменения с учётом особенностей вашего класса.

Предварительная подготовка

Перед началом работы с этим пособием по соревнованиям вашим ученикам настоятельно рекомендуется проштудировать Руководство по сборке к робототехническому набору для создания управляемых моделей серии TETRIX® MAX и Руководство по программированию робототехнического контроллера TETRIX PRIZM®, которые прилагались к вашим наборам серии TETRIX MAX. Все упражнения и соревнования в этом пособии рассчитаны на творческую работу, то есть учащимся никто не будет объяснять, как именно собирать конкретную модель робота. Обучающиеся будут самостоятельно проектировать и конструировать роботов, обладающих заданными техническими характеристиками. Для успешного выполнения упражнений и проведения соревнований, предлагаемых в этом пособии, большинству учеников понадобятся знания и опыт, почерпнутые в результате изучения Руководства по сборке управляемых моделей и Руководства по программированию контроллера PRIZM.

Возможно, вам стоит обдумать варианты использования этого пособия в сочетании с Руководством по сборке управляемых моделей и Руководством по программированию контроллера PRIZM. Первые два раздела этого пособия по соревнованиям посвящены радиоуправляемым роботам. То есть, можно организовать занятия так, чтобы дети сначала проработали "Руководство по сборке управляемых моделей", а затем — первые два раздела из этого пособия по соревнованиям. Затем направьте внимание учеников на конструирование и программирование автономных роботов. Для этого детям придётся пройти "Руководство по программированию контроллера PRIZM", а затем раздел № 3 этого пособия по соревнованиям.

Упражнения в пособии предназначены для учащихся старших классов средней школы и учитывают сложность конструктора серии TETRIX MAX, рекомендуемого нами для занятий на этой ступени образования. Упражнения и соревнования должны выполняться и проводиться в заданной последовательности. Каждое новое упражнение основано на предыдущем, и в каждом соревновании есть новые вводные.

Учебное пособие к набору TETRIX® "Соревнование

в коробке"

Совет: См. Pitsco.com/TETRIX-MAX-

Competition-in-a-Box#resources — здесь есть ресурсы для учителей, относящиеся к этому учебно-методическому комплекту.

Примечание: Желательно заранее изучить:

• Руководство по сборке к робототехническому набору для создания управляемых моделей серии TETRIX MAX

• Руководство по программированию робототехнического контроллера TETRIX PRIZM

2


Соревнующиеся команды

Упражнения и соревнования в этом пособии в идеале рассчитаны на команды, состоящие из 3–4 учеников. Действуя сообща, дети будут учиться сотрудничать. В ходе подготовки к соревнованию командам нужно выполнить множество заданий. Будет лучше, если эти задания будут равномерно распределены между всеми членами команды, и каждый в случае необходимости получит помощь. Когда все члены команды участвуют в проекте и отвечают за него, у них вырабатываются важные для профессионала свойства: умение руководить, чувство ответственности, готовность брать на себя инициативу, навык общения, профессиональное мастерство.

Пособие по соревнованиям построено так, что командам лучше проходить весь раздел совместно. В конце каждого соревнования подумайте, как разбить прежние команды и создать новые для прохождения следующего раздела. Чтобы команды оставались равными по силам, членов победившей команды можно объединить с членами команды, занявшей в соревновании последнее место.

Разделы, упражнения и соревнования

В пособии три раздела. В каждом разделе есть ряд упражнений, подводящих к соревнованию для этого раздела. Каждый раздел начинается с обзора, который знакомит обучающихся с материалом, согласованным с образовательными стандартами. Этот материал должен помочь детям выполнить упражнения и конкурсные задания для каждого раздела. Образовательные стандарты, затрагиваемые в каждом разделе, упражнении и соревновании, перечислены в приложении к этому методическому пособию.

За обзорной частью раздела следует ряд упражнений. В ходе упражнений учащиеся в соответствии с алгоритмом проектирования технических конструкций проектируют и конструируют роботов, испытывают и дорабатывают своих роботов, а в заключительном разделе программируют их. Все модели роботов в этом пособии можно собирать, как угодно, то есть учащимся не придётся шаг за шагом сверяться с инструкциями, конструируя некую конкретную модель робота, как это было при работе с Руководством по сборке управляемых моделей или Руководством по программированию контроллера PRIZM. Вместо этого учащиеся будут создавать своих роботов, прибегая к алгоритму проектирования технических конструкций и собственной творческой мысли. Упражнения разделены на части, которые должны помочь учащимся освоить конструирование, а затем программирование своих роботов.

• Задача и цель. В этой части чётко определяется назначение упражнения.

• Обзор. В этой части даются предварительные сведения, содержится согласованный с образовательными стандартами материал, относящийся к упражнению, и предлагаются разные варианты выполнения упражнения.

• Памятка. В этой части содержатся советы, секреты и наставления, о которых следуем помнить, выполняя упражнение.

• Порядок действий. Указания для учащихся по выполнению упражнения, объяснение того, что им необходимо делать. Сложные действия нередко разложены на несколько более более мелких с подробными указаниями.

Каждое упражнение в разделе строится на основе предыдущего упражнения. Их назначение — помочь учащимся подготовиться к соревнованию, ждущему их в конце раздела.

Соревнования проводятся в конце изучения каждого раздела. Рекомендуется, чтобы учащиеся, начиная каждый раздел, прочли всё о соревновании — тогда они хорошо поймут, в каком направлении двигаться, выполняя упражнения, подводящие их к соревнованию.

3


Сведения о безопасности

Механическая часть

• Пальцы, волосы, а также развевающиеся и свободно свисающие предметы одежды и украшения должны находиться на безопасном расстоянии от зубчатых и движущихся деталей.

• Категорически запрещается подбирать робота, пока он находится в движении или пока не остановлены сервоприводы.

• Любые заусенцы, образующиеся на металлических балках в результате резания, следует удалить, работая в защитных очках.

Электрическая часть

• Если робот не используется, проследите за тем, чтобы он был обесточен.

• Запрещается эксплуатировать робота во влажной среде.

• Перед любыми изменениями обязательно обесточьте робота.

• Работая с неизолированными проводами, действуйте осмотрительно во избежание короткого замыкания.

• Монтируя провода, будьте внимательны; при необходимости закрепите их, чтобы не повредить провода или их изоляцию.

• Надёжно закрепите аккумуляторную батарею и все электронные комплектующие.

Дополнительные ресурсы

В приложении к учебному пособию есть некоторые дополнительные ресурсы, к которым учащиеся могут обратиться при необходимости. Состав:

• Электромонтажная схема аппаратуры Д/У

• Электромонтажная схема контроллера PRIZM

• Предусмотренные для робота варианты управления и навигации

• Робототехнические подъёмные механизмы

• Робототехнические захватные механизмы

• Толковый словарь

Учащимся следует также пользоваться опытом и знаниями, почерпнутыми из Руководства по сборке управляемых моделей и Руководства по программированию контроллера PRIZM. У детей должна быть возможность обращаться к этим пособиям по мере необходимости.

Учащиеся также могут зайти на сайт video.pitsco.com/TETRIX и посмотреть тематические видеофильмы, начиная с того, как соединять детали, и заканчивая тем, как программировать контроллер PRIZM и конструировать роботов, а также ознакомиться с советами по проведению соревнований. В разделе Pitsco.com/CompetitionToTheMAX, представлены роботы разных конструкций, которые помогут учащимся придумать и спроектировать роботов для своих соревнований.

Перед работой с разделом № 3 на компьютере каждого учащегося должно быть установлено ПО Arduino (IDE). Как скачать и установить программное обеспечение см. в разделе по подготовке ПО в Руководстве по программированию контроллера PRIZM.

Руководство по сборке управляемых моделей

серии TETRIX MAX

Руководство по программированию робототехнического

контроллера TETRIX PRIZM

4


Принятые во внимание стандарты

В приложении к этому пособию есть сводная таблица стандартов, принятых во внимание в каждом упражнении. Пособие было приведено в соответствие со следующими сводами стандартов для учащихся старших классов средней школы.

• NGSS: Перспективные стандарты по физике (США)• Единые общеобразовательные стандарты штатов (США)

• • Владение английским языком: Говорение и аудирование• • Владение английским языком: Предметы научно-технического

направления• Стандарты Международной ассоциации преподавателей технических

наук и инженерного дела, регламентирующие технологическую грамотность

• Стандарты, регламентирующие навыки межличностных отношений, взятые из Структуры образовательных стандартов 21 века

Необходимые материалы

Для выполнения учебных и соревновательных упражнений из этого пособия каждой команде учеников понадобятся следующие материалы:

Вариант № 1 — Робототехнический набор для создания

автономных и управляемых моделей

• Робототехнический набор для создания автономных и управляемых моделей серии TETRIX MAX (43054)


управляемых моделей, а также дополнительные средства

программирования

• Робототехнический набор для создания управляемых моделей серии TETRIX MAX (41990)

• Робототехнический контроллер TETRIX PRIZM (43000)• Комплект датчика линии (43056)• Комплект ультразвукового датчика (43055)


программируемых моделей, а также дополнительные средства

дистанционного управления

• Робототехнический набор для создания программируемых моделей серии TETRIX MAX (43053)

• Беспроводной пульт управления TETRIX (40239)• Радиоуправляемый контроллер электродвигателей серии TETRIX MAX

(42073).• Монтажный комплект для аппаратуры дистанционного управления

TETRIX (41928)• Силовые кабели (2 шт.) электродвигателя серии TETRIX MAX (31903)

Поставляемые отдельно дополнительные наборы могут сделать представленные в этом пособии упражнения и соревнования насыщеннее, поскольку расширяют число возможных конструкций. Поставляемые отдельно дополнительные наборы, которые могут пригодиться:

• Ресурсный набор серии TETRIX MAX (41979)• Комплект сервоприводов серии TETRIX MAX (43050)• Комплект усовершенствованных шестерён серии TETRIX MAX (43001)• Комплект из звёздочек и цепи серии TETRIX MAX (39174)• Комплект гусеничной ленты серии TETRIX MAX (36468)• Комплект колёс серии TETRIX MAX (43003)• Комплект ступиц и осей серии TETRIX MAX (43004)

5


Сроки

Сроки выполнения упражнений и проведения соревнований в этом пособии будут сильно разниться в зависимости от опыта и умений обучающихся. Поскольку все упражнения и соревнования в этом пособии можно развивать бесконечно и как угодно, следует задать им временные рамки. Доведите до сведения команд, когда должно быть завершено каждое упражнение и когда должно быть проведено каждое соревнование. Это поможет учащимся научиться распределять время, идти на взаимные уступки, делить ответственность и трудиться с полной отдачей. Ниже указаны примерные сроки. Вам ничто не мешает внести в эти сроки изменения с учётом того, что требуется для учебного помещения и учеников.

В этом пособии отводимые на выполнение заданий сроки исчисляются днями, а за один день принимается один 50-минутный урок в классе.

Раздел/Упражнение Концепция Срок

Раздел № 1 — Техническое конструирование

для защиты окружающей среды

Алгоритм проектирования технических

конструкций 14–20 дней

Упражнение № 1 — Проектирование и постройка прототипа Проектирование технических конструкций 5–6 дней

Упражнение № 2 — Испытание и анализ Оценка придуманной конструкции 2–3 дня

Упражнение № 3 — Изменение и улучшение проекта Доработка и улучшение проекта 3–4 дня

Соревнование № 1 — Очистка мусорной свалки Роботы и окружающая среда 4–7 дней

Раздел № 2 — Восполнение потребностей

промышленностиСистемы и системный подход 18–26 дней

Упражнение № 4 — Системы навигации Системы навигации 5–7 дней

Упражнение № 5 — Подъёмные системы Подъёмные механизмы 3–5 дней

Упражнение № 6 — Захваты и ковши Захватные механизмы 3–5 дней

Соревнование № 2 — Складские роботы Роботы и общество 7–9 дней

Раздел № 3 — Автономные спасательные

роботы

Программирование систем с контуром

обратной связи 15–23 дня

Упражнение № 7 — Внесение изменений Автономные роботы 2–3 дня

Упражнение № 8 — Сочетание датчиков (повторение)

Использование датчиков и запрограммированных решений 1–2 дня

Упражнение № 9 — В какую сторону? Объезд препятствий при помощи ультразвукового датчика 3–5 дней

Упражнение № 10 — Всего-то гончий пёс Движение по линии с крутыми поворотами 3–5 дней

Соревнование № 3 — Спасательные роботы Роботы и стихийные бедствия 6–8 дней

6


Робототехнические соревнования

Если вам с учениками интересны робототехнические соревнования, то поучаствовать в них можно на местном, региональном, общегосударственном и международном уровнях. Вот, к примеру, некоторые виды соревнований и организаций, которые их проводят:

• Соревнование FIRST® Tech Challenge, проводимое организацией FIRST Robotics –firstinspires.org/robotics/ftc

• Робототехника: Поиск и спасение в городских условиях (от SkillsUSA®) —Pitsco.com/USAR

• Всемирная робототехническая олимпиада —wro-association.org/home/

Технический журнал

Учащимся настоятельно рекомендуется вести технический журнал по мере выполнения упражнений и прохождения соревнований из учебного пособия. В учебном пособии часто упоминается технический журнал с целью приучить ваших воспитанников записывать важную информацию, решения, придуманные конструкции, результаты испытаний и выводы. Технический журнал может быть очень простым: блокнот на спирали или тетрадь для сочинений.

7


Совет: Сделайте для придуманной вами арены красочный настил из плакатного картона.

Соревновательная аренаПредполагается, что пособие будет использоваться в сочетании с выпускаемым компанией Pitsco набором из серии TETRIX MAX под названием "Соревнование в коробке" (44587). В этом наборе есть всё необходимое для проведения каждого соревнования оборудование. Соревновательную арену, выпускаемую компанией Pitsco, очень удобно перестраивать, так что вам будет нетрудно подобрать подходящую площадь арены, отвечающую особенностям вашего класса. К ней прилагаются пластины длиной около 60 см, из которых можно собрать стенки разной длины. К ней также прилагаются скрепляемые между собой квадратные напольные плитки со стороной 61 см. Самая большая соревновательная арена — квадрат 3,05 x 3,05 метра. При необходимости размер можно уменьшить до 2,44 х 2,44 метра или даже до 1,82 х 1,82 метра. Но для достижения наилучших результатов в соревновании рекомендуем использовать квадрат размером 2,44 x 2,44 метра или 3,05 x 3,05 метра.

Соревновательная арена может прилагаться или не прилагаться к пособию — это зависит от того, как и где вы приобрели его. Если соревновательной арены от компании Pitsco у вас нет, можно поступить двумя способами:

Вариант 1

Приобрести соревновательную арену от компании Pitsco. Зайдите на сайт Pitsco.com, позвоните торговому представителю компании Pitsco по номеру 800-835-0686, или напишите на электронный адрес [email protected] о своём желании сделать покупку.

Вариант 2

Самостоятельно соорудить соревновательную арену из продаваемых в местных магазинах материалов. Если вы решили строить площадку сами, подумайте, как могут пригодиться предлагаемые ниже материалы.

Пиломатериалы

Мастерить соревновательную арену самим лучше всего из пиломатериалов, хотя они и дороже. Понадобится около 15 линейных метров из листов 30 х 183 см. Можно уменьшить затраты, если вместо них использовать планки размером 2,54 x 10,16 см, но тогда придётся изменить технические условия для соревнования, предусмотренного для раздела № 3. Можно обойтись соревновательными аренами меньшего размера, но остерегайтесь слишком сильно уменьшать их. Роботам нужен простор для маневрирования. Для скрепления планок используйте винты, а не гвозди. Так вы сможете без хлопот разобрать соревновательную арену, когда всё закончится.

Порежьте доски на куски следующей длины:

• Восемь отрезков длиной 122 см


• Восемь отрезков длиной 91,4 см

Отрезки длиной 122 и 61 см станут стенками соревновательной арены. Отрезки по 91,4 см понадобятся, чтобы соединить винтами отрезки длиной 122 и 61 см и удлинить стенки. По-разному сочетая планки, можно сооружать соревновательные арены для раздела № 1 и раздела № 2 размером либо 244 х 244 см, либо 305 х 305 см. Можно также соорудить лабиринт со стороной 244 см для раздела № 3.

8

Соревновательная арена

Примечание: Если стенки, предусмотренные для раздела № 3, смастерить из ПВХ, ультразвуковому датчику будет трудно обнаружить их. Учащимся придётся закрепить датчик на своём роботе очень низко.

Труба из ПВХ

Пожалуй, наименее затратный материал для сооружения необходимых соревновательных арен — это трубки из поливинилхлорида (ПВХ). Но это и наименее прочный материал. Трубки из ПВХ легко разваливаются и не слишком хорошо удерживают роботов. Если решите использовать для соревновательной арены трубки из ПВХ, берите трубки настолько большого диаметра, насколько позволяет ваш бюджет. Чем больше, тем лучше.

Для изготовления стенок понадобится отрезать от трубки из ПВХ длиной 14,63 м куски следующей длины:



Надо будет также приобрести соединительные муфты из ПВХ для соединения трубчатых стенок:

• Прямые муфты: 12 шт.

• Коленчатые прямоугольные муфты: 4 шт.

• Т-образные, трёхнаправленные муфты: 5 шт.

Отрезки трубы длиной 122 и 61 см станут стенками соревновательной арены. По-разному сочетая детали, можно сооружать соревновательные арены для раздела № 1 и раздела № 2 размером либо 244 х 244 см, либо 305 х 305 см. Можно также соорудить лабиринт со стороной 244 см для раздела № 3.

Шлакоблоки или кирпичи

Ещё один вариант ограждения для соревновательной арены — шлакоблоки или кирпичи. Если будете использовать шлакоблоки, рекомендуем взять те, что потоньше: 5 или 10 см в толщину вместо 20 см. Более тонкие блоки оставляют больше места для маневрирования в лабиринте, предусмотренном для раздела № 3. Но даже с блоками 5 см возможно придётся скорректировать ширину роботов для раздела № 3.

Ещё один минус заключается в том, что шлакоблоки и кирпичи длиной 61 см не выпускают. Сколько их придётся купить, будет зависеть от размера сооружаемой вами соревновательной арены. Для раздела № 3 обычно требуется больше всего шлакоблоков или кирпичей. Планируйте закупки, исходя из особенностей этого раздела. Шлакоблоки и кирпичи достаточно тяжелы, поэтому, даже не будучи закреплены, способны предотвратить выезд роботов за пределы арены.

9


Перед использованием набора "Соревнование в коробке" придётся кое-что подготовить.

• Снимите упаковку с пенополимерных мячей для гольфа. Сложите все 16 мячей для гольфа и все 16 шариков для настольного тенниса в обувную коробку.

• Снимите упаковку с катушек. Сложите все 20 катушек в ёмкость с откидной крышкой.

• Сложите все предметы в сумку для хранения набора "Соревнование в коробке".

Для соревнований, описываемых в этом пособии, вам также понадобится секундомер. Секундомер не входит в набор "Соревнование в коробке", потому что секундомеры обычно есть в смартфонах и некоторых часах.

Подготовка арены

Если с набором вы купили соревновательную арену, выпускаемую компанией Pitsco, тогда потребуется некоторая предварительная подготовка. Загляните в руководство пользователя, прилагаемое к соревновательной арене: там вы найдёте указания по её подготовке и использованию.

После предварительной подготовки можно уложить пластины ограждения и соединительные зажимы в сумку, предназначенную для их хранения, вместе с другим оснащением набора "Соревнование в коробке". Напольные плитки не поместятся в общую сумку: их придётся хранить отдельно.

Подготовительная работа с набором "Соревнование в коробке"

Подготовка оборудования

Состав набора должен быть таким:

Наименование Штук Артикул Использование Цель

Изоляционная лента 2 44601 Упражнения № 8, 10Соревнование 3 Движение по линии

Шарики для настольного тенниса 16 51946 Упражнение № 3

Соревнование 1 Элемент соревновательного инвентаря

Пенополимерные мячи для гольфа (комплект 4 шт.) 4 14041 Упражнения № 2, 3

Соревнование 1 Элемент соревновательного инвентаря

Катушки (комплект 10 шт.) 2 57738 Упражнение № 6Соревнование 2 Элемент соревновательного инвентаря

Стаканчики 250 мл (комплект 40 шт.) 1 29335 Упражнение № 6

Соревнования 2, 3 Элемент соревновательного инвентаря

Обувная коробка 1 24682 Упражнение № 6Соревнование 2

Элемент соревновательного инвентаряЯщик

Ёмкость с откидной крышкой 1 29099 Упражнение № 6

Соревнование 2Элемент соревновательного инвентаряЯщик

Линейка 2 82164 Упражнение № 5Все соревнования Измерение расстояния

Пружинные весы 2 38632 Упражнение № 5 Измерение крутящего момента

Учебное пособие 7 44581 Все упражненияВсе соревнования Инструктаж

Методическое пособие 1 44580 Все упражненияВсе соревнования В помощь преподавателю

Сумка 1 44677 Все упражненияВсе соревнования Хранение оборудования

10

Подготовительная работа с набором

"Соревнование в коробке"

Введение к учебному пособиюУчебное пособие начинается с введения в робототехнические соревнования. Сведения из этой части пригодятся учащимся при прохождении разных разделов. Убедите учащихся прочесть их от начала до конца перед началом раздела № 1. Работая над упражнениями и соревнованиями в каждом разделе, учащиеся должны использовать алгоритм проектирования технических конструкций, системный подход и вести технический журнал. Подробно эти правила описаны в введении к разделу о робототехнических соревнованиях.

1. Постановка 1. Постановка задачизадачи

2. Технические 2. Технические характеристикихарактеристики

(А) Научные (А) Научные изысканияизыскания

(Б) Мозговой (Б) Мозговой штурмштурм

(В) Формулирование (В) Формулирование решениярешения

(Г) Прототип(Г) Прототип

(Д) Испытание(Д) Испытание

(Е) Изменение конструкции(Е) Изменение конструкции

3. Завершение3. Завершение

Введение к учебному пособию

11

Введение к учебному пособию



Обзор

В этом разделе речь идёт о развитии технологии и о последствиях этого для окружающей среды. Соответствующий образовательным стандартам учебный материал лежит в основе сюжета соревнования, относящегося к разделу № 1: некая компания задумала очистить свалку и при помощи роботов разделить мусор, годный для переработки с целью вторичного использования, и токсичный мусор.

Главное в этом разделе — использование алгоритма проектирования технических конструкций и системного подхода для проектирования, сборки, испытания, анализа, доработки и улучшения роботов. Для большей сосредоточенности на разных этапах проектирования технических конструкций, процесс разбит на три главных части:

• Упражнение № 1 — Проектирование и постройка прототипа

• Упражнение № 2 — Испытание и анализ

• Упражнение № 3 — Изменение и улучшение проекта

Выполнение этих трёх упражнений подготовит учащихся к соревнованию, ждущему их в конце раздела. Упражнения творческие и не имеют готового решения, то есть учащимся никто не будет объяснять, как именно собрать конкретную модель робота. Выполняя каждое упражнение, учащиеся должны воплощать собственные замыслы, проекты и планы.

Идеи для дополнительных заданий

• Пусть учащиеся придумают и нарисуют на бумаге самую лучшую конструкцию робота для сортировки мусора на свалках. Других критериев или ограничений нет. Пусть определят разные системы, входящие в конструкцию их идеального робота, и назначение этих систем.

• Пусть учащиеся придумают и обсудят все возможные плюсы и минусы для окружающей среды от разработки роботов для сортировки мусора на свалках. Есть ли необходимость учитывать какие-то компромиссы?

• Обсудите всем классом, что следует делать людям с поломанной и устарелой техникой, чтобы уменьшить объём выбрасываемой на свалку аппаратуры.

• После заключающего раздел соревнования обсудите всем классом результаты соревнования.

• • Что общего было у хорошо показавших себя роботов? Что помогло их успеху?

• • Что помешало отдельным роботам действовать успешно?

• • Что было важнее в соревновании: конструкция робота или мастерство управления роботом? Почему?

• • Насколько слаженно работала ваша команда?

• • Как пригодятся в следующем разделе знания, полученные в этом разделе?

Примечание: У алгоритма проектирования технических конструкций есть много вариантов. В этом пособии используется алгоритм, показанный на странице 11.



12

Обзор

Упражнение № 1 — Проектирование и постройка

прототипа

Задача

Учащиеся, следуя алгоритму проектирования технических конструкций, создают робота-мусорщика, способного толкать мячи для гольфа на накопительный участок.

Срок

• в общей сложности 5–6 дней

• • 2 дня на проект конструкции

• • 3–4 дня на сборку и доработку конструкции

Обзор

На многих робототехнических соревнованиях основное внимание уделяется способности роботов, толкая разные предметы (шарики, кубики или даже других роботов), передвигать их в заданное место. Чтобы перемещать предметы по поверхности, роботам нужны орудия труда: плуги, отвалы и ковши. В ходе этого упражнения учащиеся, следуя алгоритму проектирования технических конструкций и системный подход, проектируют и конструируют робота, в состав которого входит не меньше одного из указанных элементов. Учащиеся также прибегают к системному подходу, чтобы определить разные системы, входящие в состав их робота, а также свойственные этим системам функции.

Для этого упражнения учащиеся получают перечень технических условий, которые необходимо соблюдать, проектируя и конструируя их робота.

Требования к роботу каждой команды:

• Должен иметь систему для толкания мячей для гольфа на накопительный участок.

• Должен быть собран только из деталей конструктора TETRIX.

• Должен уметь разворачиваться во всех направлениях и двигаться передним и задним ходом.

• Должен управляться радиоаппаратурой, входящей в набор.

• В его составе не должно быть никаких дополнительных деталей, кроме тех, что входят в предусмотренный набор.

• Его габариты не должны превышать 40 см в ширину, 50 см в длину и 40 см в высоту.

• В нём нельзя использовать никакие погнутые или испорченные детали TETRIX.

Материалы

Каждой команде учащихся потребуется:

• Конструктор серии TETRIX MAX с радиоаппаратурой

Подготовка

С учётом обстановки в классе продумайте, как лучше подготовить соревновательную арену к соревнованию для раздела № 1. Если подготовить соревновательную арену сейчас, ей, вероятно, придётся какое-то время постоять без дела. Плюс от заблаговременной подготовки арены в том, что учащиеся увидят, где будет проходить соревнование, и это поможет им при проектировании и сборке робота. Если решите подготовить арену немедленно, тогда следуйте указаниям в разделе о подготовке соревнования № 1. Если вы не подготовите арену для этого упражнения, её придётся подготовить к упражнению № 2.

Примечание: Если учащимся трудно даётся это творческое упражнение, не имеющее готового решения, есть несколько способов помочь им сдвинуться с мёртвой точки.

• Пусть начнут с робота из Руководства по сборке управляемых моделей или Руководства по программированию контроллера PRIZM. Им разрешается внести изменения в конструкцию одного из этих роботов и внедрить эти изменения в конструкцию собственного робота.

• Пусть заглянут на сайт Pitsco.

com/CompetitionToTheMAX и посмотрят на примеры роботов серии TETRIX MAX.

• Чтобы подать пример, сконструируйте собственного робота.

Примечание: Напоминайте учащимся, чтобы они заносили в технический журнал все результаты обсуждения вариантов действий, решений, проектов конструкций, процессов, указывали роли членов команды, вели ежедневные заметки.

Примечание: Проследите, чтобы учащиеся соблюдали предусмотренные для этого упражнения технические условия.

Примечание: Следите за тем, чтобы учащиеся в ходе упражнения использовали алгоритм проектирования технических конструкций и системный подход.



13

Упражнение № 1 — Проектирование и постройка прототипа

Упражнение № 2 — Испытание и анализ

Задача

Учащиеся продолжают работать по алгоритму проектирования технических конструкций: испытывают и анализируют результаты испытания своего робота-мусорщика.

Срок

• 2–3 дня на испытания робота из упражнения № 1

Обзор

В ходе предыдущего упражнения учащиеся придумали и собрали робота-мусорщика, способного толкать мячи для гольфа на накопительный участок. В ходе этого упражнения учащимся предстоит испытать и проанализировать поведение своего робота на соревновательной арене. Собрав данные, они изменят конструкцию своего робота так, чтобы он работал лучше. Для начала им следует продумать испытание для своего робота: порядок проведения испытания, виды собираемых данных и способ организации данных. Учащиеся должны провести испытание, записать полученные сведения и данные в свой технический журнал.

Испытать робота можно двумя способами:

• За пределами соревновательной арены — испытание второстепенных функций

• В пределах соревновательной арены — испытание характеристик, которые понадобятся в ходе соревнования

Учащимся следует провести оба вида испытаний, чтобы убедиться в наличии у их робота запланированных рабочих характеристик. Завершив испытание и получив результаты, учащиеся используют их для доработки конструкции своего робота и внесения в конструкцию прототипа этих проектных изменений. Учащиеся повторно испытывают и дорабатывают конструкцию в течение срока, отведённого на упражнение.

Позаботьтесь о том, чтобы учащиеся помнили о технических характеристиках робота в ходе его испытания и доработки.









Материалы


• Робот из упражнения № 1


Вам также понадобятся:

• Соревновательная арена

• Пенополимерные мячи для гольфа

Примечание: Если учащиеся не справляются с проектированием конструкции и проведением испытаний своего робота, предусмотрите возможность совместного прохождения всем классом под вашим руководством этапов разработки первого испытания с применением апробированных научных методик.

Отрабатываемые учебные

действия для научно-технических

дисциплин по стандартам NGSS

(США):

1. Постановка вопросов (для научной части) и формулировка задач (для технической части).

2. Разработка и использование моделей.

3. Планирование и проведение исследований.

4. Анализ и трактовка данных.

5. Использование математики и алгоритмического мышления

6. Формулирование объяснений (для научной части) и разработка решений (для технической части).

7. Ведение полемики на основе имеющихся данных.

8. Получение, оценка и передача информации.

Примечание: Приучайте воспитанников вести точные записи в своих технических журналах.

Примечание: Проследите, чтобы учащиеся соблюдали предусмотренные для этого упражнения технические условия.



14



Для упражнения понадобится собрать и подготовить к использованию соревновательную арену. Следуйте указаниям по подготовке соревновательной арены к соревнованию № 1 по очистке мусорной свалки (см. сс. 21–23). Исходя из вида испытания и типа собираемых данных, учащиеся смогут решить, проводить испытание в пределах или за пределам соревновательной арены.

Испытание в пределах соревновательной арены

Когда соревновательная арена будет подготовлена, разместить на ней мячи для гольфа можно двумя способами: беспорядочно и упорядоченно. У каждого способа есть свои достоинства и недостатки. Решите сами, какой способ подойдёт для этого упражнения, а потом и для соревнования.

Беспорядочное размещение

Беспорядочное размещение вносит в соревнование элемент непредсказуемости и азарта. Например, беспорядочное размещение, при котором мячи сгрудятся в одном месте неподалёку от накопительного участка, может сыграть на руку одной из команд. Беспорядочное размещение, кроме того, занимает меньше времени. Просто вбросьте мячи внутрь, и можно приступать к делу. Но при этом беспорядочное размещение может сделать соревнование нечестным. У каждой команды будет свой рисунок расположения мячей, из-за чего одни команды могут получить преимущество над другими командами.

При беспорядочном размещении мячи просто вываливают из контейнера на поле и дают им раскатиться до полной остановки. Постарайтесь добиться равномерного размещения. Если мячи закатятся на стартовый участок или на накопительный участок, достаньте их оттуда и бросьте на те участки поля, где мячей для гольфа нет.

Упорядоченное размещение

Упорядоченное размещение честнее, потому что каждая команда имеет дело с одинаковой схемой расположения мячей. Но при этом пропадает элемент неожиданности и азарта, а также предвкушение удачного расположения мячей.

При упорядоченном размещении мячей главное — совершенно одинаково подготовить арену для каждой команды. Поместите в центр каждой плитки настила по мячу для гольфа. Если мячей для гольфа больше, чем напольных плиток, поместите лишние мячи на равном расстоянии между двумя уже положенными мячами у кромок, где соединяются две плитки. Оставьте те места угловых плиток, где сходятся четыре плитки, для шариков для настольного тенниса (упражнение № 3).

Место для водителей


Мяч для гольфа

Накопи-тельный участок


Стартовый участок



15


Испытание за пределами соревновательной арены

Приветствуется также проведение учащимися испытаний своего робота на рабочей станции. Это поможет им оценить результаты доработки конструкции робота и внесённых в неё изменений. Иногда для проверки, например, управляемости и манёвренности требуется чуть больше места. Предусмотрите отведение ещё одного участка класса под испытания робота за пределами соревновательной арены.

Для упражнения № 3 нужна такая же подготовка, как и для этого упражнения. Когда соревновательная арена будет готова, оставьте её для упражнения № 3 и перейдите к соревнованию по очистке мусорной свалки, которое идёт следом.

Примечание: Пусть учащиеся испытывают каждую систему робота по отдельности. После успешного испытания каждой отдельной системы можно перейти к испытанию взаимодействия систем.

Примечание: Напоминайте воспитанникам, что при создании технических конструкций нередко случаются неудачи, и уроки, извлечённые из неудач, в конечном итоге ведут к успеху. Приучайте учащихся к настойчивости в решении конструкторских задач и доработке робота.




16


Упражнение № 3 — Изменение и улучшение проекта

Задача

Учащиеся, следуя алгоритму проектирования технических конструкций, оснащают своего робота ловушкой.

Срок

• 3–4 дня на доработку, сборку и испытания робота из упражнения № 2

Обзор

К этому времени у детей уже должен быть готов робот, умеющий двигать предметы по соревновательной арене. Но для соревнования по очистке мусорной свалки мало просто куда-то толкать мусор — роботы должны ещё быть в состоянии его собирать. В ходе этого упражнения учащиеся продолжат следовать алгоритму проектирования технических конструкций и дооснастят робота, который собирает шарики для настольного тенниса, ловушкой.

Ловушки можно разделить на два основных вида: активные и пассивные. В активных ловушках с целью сбора предметов используются движущиеся составные части: электродвигатели и сервоприводы. Пассивные ловушки обычно не снабжены никакими движущимися частями — это простые накопители. Это упражнение и последующее соревнование не предназначены для проверки способности учеников создать сложную систему сбора и накопления предметов. Оно лишь знакомит с порядком сбора соревновательного инвентаря. Не следует отговаривать учащихся от создания активных ловушек, хотя это и может оказаться сложным делом, смотря по тому, каким набором TETRIX MAX и какими деталями им разрешено пользоваться.

Учащиеся, конструируя своего робота, должны соблюдать указанные технические условия.



• Должен иметь устройство для сбора шариков для настольного тенниса.







Материалы






• Пенополимерные мячи для гольфа

• Шарики для настольного тенниса

Примечание: Кто-то из учащихся, вероятно, начнёт со сложной ловушки для своего робота. Хотя вам может быть ясно, что реализовать такую схему из имеющихся деталей не удастся, постарайтесь не сбить творческий порыв своих подопечных. Пусть сами делают выводы и принимают решения о том, что получится или не получится сделать. Это составная часть технического творчества.

Примечание: Если создание ловушки оказывается для учащихся сложной и непосильной задачей, напомните им, что иногда лучше делать то, что попроще. Это может быть простая ловушка в виде ограждения из трёх стенок под шасси робота, собирающая шарики, над которыми проезжает робот. Если добавить впереди закрывающуюся-открывающуюся створку, то шарики останутся под роботом при необходимости двигаться задним ходом.

Примечание: Следите за тем, чтобы учащиеся в ходе упражнения использовали алгоритм проектирования технических конструкций и системный подход. Дооснащая робота ловушкой, они также должны помнить о критериях и ограничениях.




17



Подготовка к этому упражнению такая же, как для упражнения № 2. Если понадобится опять подготовить соревновательную арену, см. указания по подготовке к соревнованию № 1 по очистке мусорной свалки (см. сс. 21–23).

Испытание в пределах соревновательной арены

Разместить мячи для гольфа на соревновательной арене, предназначенной для соревнования по очистке мусорной свалки, можно двумя способами: беспорядочно и упорядоченно. У каждого способа есть свои достоинства и недостатки. Решите сами, какой способ подойдёт для этого упражнения, а потом и для соревнования.






При упорядоченном размещении мячей главное — совершенно одинаково подготовить арену для каждой команды. Поместите в центр каждой плитки настила по мячу для гольфа. Разложите шарики для настольного тенниса в местах схождения углов четырёх плиток настила. Если остались мячи для гольфа и шарики для настольного тенниса, равномерно разложите их на стыках плиток настила между уже лежащими там мячами и шариками.



Мяч для гольфаШарик для настольного тенниса






18


Испытание за пределами соревновательной арены

Приветствуется также проведение учащимися испытаний своего робота на рабочей станции. Это поможет им оценить результаты доработки конструкции робота и внесённых в неё изменений. Иногда для проверки, например, управляемости и манёвренности требуется чуть больше места. Предусмотрите отведение ещё одного участка класса под испытания робота за пределами соревновательной арены.



19


Соревнование № 1 — Очистка мусорной свалки

Обзор

Учащимся будет предложен следующий сюжет:

У компании "Пуп земли" есть большая свалка хозяйственных отходов. Раньше работавшие здесь люди плохо следили за тем, какой именно мусор привозили на свалку. Теперь их задача — исправить эту ошибку, а именно: переместить часть токсичных материалов отдельно на особые накопительные участки, продолжая собирать пригодные для переработки материалы. Из-за ядовитости мусора и газов, выделяемых свалкой, людям заниматься этим опасно. "Пуп земли" хочет, чтобы вы создали робота-мусорщика, который будет перемещать токсичный мусор в специальную сборную ёмкость, попутно собирая мусор, пригодный для переработки.

Во время этого соревнования мячи для гольфа будут изображать токсичный мусор, а шарики для настольного тенниса — мусор, пригодный для переработки. Учащиеся должны придумать и собрать робота, который толканием перемещает мячи для гольфа в накопительную ёмкость, при этом собирая шарики для настольного тенниса во внутреннюю ловушку робота.

Отделяя токсичный мусор от годного для переработки, роботы учащихся должны избежать загрязнения. Загрязнение происходит тогда, когда предназначенный для переработки материал смешивается с токсичными отходами, то есть, когда шарик для настольного тенниса заталкивается в накопительную ёмкость или мяч для гольфа оказывается в ловушке робота.

Это не прямое противостояние, поэтому каждый раз на территории свалки (на соревновательной арене) будет находиться только один робот. Каждой команде даётся 3 минуты, за которые она должна набрать как можно больше баллов. Баллы подсчитываются по истечении 3-минутного периода и записываются в официальную таблицу подсчёта баллов. Засчитанный мяч должен остаться на зачётном участке до истечения трёх минут — только тогда за него начисляются баллы.

Команды, выступающие в соревновании первыми, зачастую оказываются в невыгодном положении по отношению к командам, выступающим позднее. Наблюдение за выступлениями других команд во время соревнования позволяет узнать их приёмы и планы действий. Чтобы сделать условия соревнования честнее для команд, выступающих первыми, и при наличии достаточного времени, продумайте проведение соревнования в два раунда. Во 2-м раунде установите противоположный порядок выступлений, чтобы команда, шедшая первой в 1-м раунде, выступила во 2-м раунде последней. Сложите баллы за оба раунда и определите окончательного победителя.

Срок


• • 3–6 дней на окончательную доводку робота, предназначенного для соревнований

• • на заключительное соревнование: 1 день

Материалы






• Пенополимерные мячи для гольфа: 16 шт.

• Шарики для настольного тенниса: 16 шт.

• Секундомер (не включён в набор)

• Таблица результатов соревнования по очистке мусорной свалки

Мяч для гольфа (16)


Таблица результатов соревнования по очистке мусорной свалки

Секундомер

Шарик для настольного тенниса (16)

Landfill Cleanup Competition Results Chart

Team Name Round 1 Round 2 Total Score Place

Zone 1

25

Competition 1 – Landfill Cleanup



20


Правила

Учащиеся, конструируя своего робота, должны придерживаться этих правил:

• Командам разрешается использовать только детали из их конструктора TETRIX. Никакие дополнительные детали и узлы не допускаются.

• Учащимся запрещено гнуть или портить детали из конструктора TETRIX.

• Робот не должен быть больше 40 см в ширину, 50 см в длину и 40 см в высоту.

• Робот должен начать движение с назначенного стартового участка.

• Каждой команде даётся 3 минуты, за которые она должна набрать как можно больше баллов.

• По истечении заданного времени робот должен замереть. Любое намеренное движение робота по вине оператора по истечении 3-минутного отрезка времени наказывается снятием баллов по вашему усмотрению.

• Во время соревнования операторы должны оставаться в отведённых им местах за пределами арены.

• Если робот в ходе соревнования выйдет из строя, выступление завершается.

• Чтобы получить баллы за сбор шариков для настольного тенниса, робот должен вернуться на исходный участок до истечения отведённого времени.

• Баллы подсчитываются по истечении 3-минутного отрезка времени или после выхода робота из строя.

• Вам как учителю отводится роль распорядителя соревнования и конечного арбитра по всем вопросам, касающимся набора и подсчёта баллов и соблюдения правил честного состязания.


Предполагается, что вы пользуетесь соревновательной ареной, выпускаемой компанией Pitsco. Если используете собственную соревновательную арену, постарайтесь как можно точнее воспроизвести описанное здесь поле.

Подготовку соревновательной арены к соревнованию № 1 можно изменить с учётом свободного пространства в классе. Чем больше поле, тем лучше будут результаты соревнования. Для соревнования № 1 рекомендуется использовать квадратное поле со стороной не менее 244 см, но оптимальным считается квадратное поле со стороной 305 см. Если места в самом деле мало, можно обойтись полем со стороной 183 см, но тогда у роботов будет совсем мало пространства для маневрирования. И соревновательная арена не должна быть обязательно квадратной. Можно сложить поле, подходящее по размерам под имеющееся пространство. Например, можно было бы устроить прямоугольную площадку 244 х 305 см.



21


Чтобы подготовить арену:

1. Решив, какого размера соревновательную арену хотите подготовить, начните укладывать чёрные напольные плитки в нужное место. Напольные плитки — это квадраты 61 х 61 см. Чтобы получить соревновательную арену 305 х 305 см, уложите 25 плиток в пять рядов по 5 плиток в каждом.

A. Для стартового участка в углу поля используйте напольную плитку серого цвета.

2. По краям настила арены уложите напольные кромки.

3. Создайте 2 накопительных участка в углах арены, для чего снимите напольную плитку. Тогда в настиле образуется углубление, в которое удобно заталкивать мячи для гольфа.

4. Чтобы шарики, мячи и роботы не выкатывались за пределы соревновательной арены, добавьте по её краям стойки, канцелярские зажимы и пластины ограждения.

5. С двух сторон арены отведите место для операторов, которые, стоя там, будут управлять роботами.

Разместить мячи/шарики на соревновательной арене, предназначенной для соревнования по очистке мусорной свалки, можно двумя способами: беспорядочно и упорядоченно. У каждого способа есть свои достоинства и недостатки. Решите сами, какой способ подойдёт для соревнования.














Соревновательное поле 3 x 3 м Соревновательное поле 2,44 x 2,44 м



22




При упорядоченном размещении мячей главное — совершенно одинаково подготовить арену для каждой команды. Поместите в центр каждой плитки настила по мячу для гольфа. Разложите шарики для настольного тенниса в местах схождения углов четырёх плиток настила. Если остались мячи для гольфа и шарики для настольного тенниса, равномерно разложите их на стыках плиток настила между уже лежащими там мячами и шариками.

Соревнование

Проведение соревнования

1. Дайте учащимся необходимое время для внесения каких-то последних изменений в конструкцию робота, созданного по ходу упражнения № 3. Не забудьте сообщить учащимся, на какой день назначено соревнование, чтобы они учли это, планируя время на сборку.

2. Сделайте копию таблицы результатов соревнования по очистке мусорной свалки: следите по ней за порядком выступления соревнующихся команд и ведите учёт их результатов.

3. Определите порядок выступления команд с помощью жребия, вытягивая их названия из чашки или шляпы.

4. После начала соревнования менять что-либо в конструкции робота запрещено.

5. Подготовьте соревновательную арену для первой команды. Положите все мячи для гольфа и все шарики для настольного тенниса на исходные места.

6. Пусть выступающая команда включит своего робота и выполнит за пределами соревновательной арены быструю контрольную проверку.

7. Поставьте робота внутрь соревновательной арены на стартовый участок.

8. Для ведения соревнования понадобится секундомер. Убедитесь, что секундомер обнулён и готов к запуску.

9. Вслух отсчитайте обратно числа, начиная с трёх, и на слове "Марш" включите секундомер.



Мяч для гольфаШарик для настольного тенниса






23


10. Учащиеся должны провести своего робота по соревновательной арене, собирая шарики для настольного тенниса и двигая мячи для гольфа к накопительному участку.

11. Через каждые 30 секунд объявляйте ход времени, чтобы соревнующиеся знали, сколько его остаётся. Когда от отведённого времени остаётся 20 секунд, начните обратный отсчёт вслух, чтобы дать учащимся знать, что пора возвращаться к стартовому участку и получать баллы за собранные шарики для настольного тенниса. Помните: чтобы получить баллы за собранные шарики для настольного тенниса, робот должен быть на стартовом участке до истечения отведённого времени.

12. Когда время истечёт, крикните "Стоп". Любое движение робота по вине оператора после команды "Стоп" наказывается снятием баллов по вашему усмотрению.

13. Сложите и подсчитайте баллы и нарушения, чтобы определить итоговый счёт. Ведите учёт результатов и подсчитывайте баллы при помощи таблицы результатов соревнования по очистке мусорной свалки.

14. Пусть учащиеся уберут робота с соревновательной арены.

15. Как можно точнее повторите для каждой команды шаги с 4 по 13, чтобы обеспечить всем командам как можно более равные условия.

16. Если позволит время, проведите второй раунд для каждой команды, но в обратном порядке.

17. Определите победителей соревнования и раздайте заслуженные награды.

Правила начисления баллов:

• за каждый мяч для гольфа, загнанный в накопитель: 10 баллов

• за каждый шарик для настольного тенниса: 15 баллов; баллы присуждаются только при условии, что робот по истечении времени окажется на стартовом участке

Правила начисления штрафных баллов:

• за каждый шарик/мяч за пределами арены: -10 баллов

• за каждый повреждённый шарик/мяч: -20 баллов

• По -10 баллов за загрязняющий предмет (шарик или мячик, доставленный не по назначению: шарик для настольного тенниса попавший в накопитель или мячик для гольфа, оказавшийся в ловушке робота)

Что следует учесть:

• Робототехнические соревнования — занимательная учебная среда. Продумайте возможность видеозаписи соревнований и размещения видеофрагментов на школьном сайте: это привлечёт внимание к вашему робототехническому кружку и покажет родителям, чем так упорно занимались их дети.

• Помните, что главное для успеха любого соревнования — честность. Постарайтесь предельно уменьшить преимущества одной команды над другой.

• Покажите привлекательность соревнования, чтобы раззадорить и воодушевить предполагаемых участников и зрителей.

• Наградите лучших. Позаботьтесь о том, чтобы награды были желанными.

• Продумайте возможность вручить награду за самого привлекательного робота. Это поможет поддержать заинтересованность в соревновании у тех учащихся, которым эстетика важнее работоспособности.

• Соревнования роботов способны превратить в хаос любую соревновательную арену. Если вам важна сохранность арены, продумайте возможность штрафа для роботов, врезающихся в ограждение. Это должно отвратить учащихся от желания врезаться роботами в стенки.



24


Таблица результатов соревнования по очистке мусорной свалки

Название команды 1-й раунд 2-й раунд Итоговый счёт Место



25



промышленности

Обзор

Этот раздел посвящён роли, которую общество и культура играют в развитии и использовании техники. Компании стараются восполнить растущую в обществе потребность в новых технологиях новыми изобретениями и новыми решениями. Для производства товаров, восполняющих нужды и потребности общества, компании ведут научные исследования и конструкторские разработки.

Соответствующие образовательным стандартам материалы в начале раздела № 2 служат завязкой сюжета, предлагаемого в ходе соревнования, предусмотренного для раздела № 2. Чтобы улучшить выполнение и отгрузку заказов, складская компания хочет разработать роботов, заполняющих стеллажи товарами и комплектующих заказы. Учащимся предстоит откликнуться на объявленный конкурс предложений по исполнению технического задания и поучаствовать в организованном этой компанией робототехническом соревновании: представить своё предложение представителю компании (вам).

Раздел включает в себя три главных упражнения, в ходе которых от учащихся требуется спроектировать и сконструировать своего робота, применяя принципы ведения научных исследований и опытно-конструкторских разработок. Каждое упражнение нацелено на некую отдельную систему робота:

• Упражнение № 4 — Системы навигации

• Упражнение № 5 — Подъёмные системы

• Упражнение № 6 — Захваты и ковши

Выполнение этих трёх упражнений подготовит учащихся к соревнованию, ждущему их в конце раздела. Упражнения творческие и не имеют готового решения, то есть учащимся никто не будет объяснять, как именно собрать конкретную модель робота. Выполняя каждое упражнение, учащиеся должны воплощать собственные замыслы, проекты и планы.


• Пусть учащиеся оценят выступления других команд. Дайте им возможность высказать конструктивное и полезное для их товарищей мнение об увиденном.

• В разделе внимание уделено трём главным системам робота: навигации, подъёма и захвата. Пусть учащиеся определят, как эти системы связаны между собой и как одна система влияет на остальные.

• Всем классом обсудите все возможные достоинства и недостатки замены людей на рабочих местах роботами.

• Пусть учащиеся назовут изобретения, сильно повлиявшие на их жизнь.

• Пусть учащиеся выберут одну современную технологию и напишут о том, как общество повлияло на развитие этой технологии.

• • Какие нововведения претерпела эта технология со времени изобретения?

• • Какие изменения в нуждах и потребностях общества привели к этим нововведениям?

• • Какие технические достижения позволили технологии восполнить эти нужды и потребности?

• • Что ждёт эту технологию в будущем?

26


промышленностиОбзор




• • Что было важнее в соревновании: конструкция робота или мастерство управления? Почему?


• • Как пригодятся в следующем разделе знания, полученные в этом разделе?

27


промышленностиОбзор

Упражнение № 4 — Системы навигации

Задача

Учащиеся, руководствуясь принципами ведения научных исследований и опытно-конструкторских разработок, изучают и испытывают разные системы навигации для складского робота. Чтобы робот был проворным и лёгким в управлении в системах навигации следует использовать силовые передачи, зубчатые передачи и настройки контроллера электродвигателя.

Срок

• 5–7 дней на проверку разных способов навигации

Обзор

Одна из главных составляющих успеха в робототехнических соревнованиях — умение управлять движениями робота. В ходе этого упражнения учащимся предстоит исследовать разные способы навигации и управления движением их робота. При ведении исследования можно использовать приложение из учебного пособия и любые другие подручные ресурсы.

В ходе экспериментов им предстоит, следуя алгоритму проектирования технических конструкций, спроектировать, сконструировать и испытать модели роботов, в которых реализованы некоторые системы навигации и управления, наиболее перспективные, по мнению детей, в предстоящем соревновании складских роботов.

Примечание: Некоторые из силовых передач, упомянутых в приложении, трудно собрать только из деталей конструктора TETRIX MAX, входящих в набор для создания управляемых и автономных моделей. Постарайтесь сделать так, чтобы учащиеся сами до этого додумались. Но если у них слишком много времени уходит на системы или способы управления, которые не будут работать, можно направить их внимание на более перспективные системы или способы управления.

Материалы




Для этого упражнения соревновательная арена не понадобится. Учащиеся получают задание испытать системы навигации их роботов в назначенном вами месте. С учётом обстановки в классе это может быть некое открытое пространство внутри класса, на полу возле их рабочих станций, в коридоре, или на соревновательной арене, если она уже подготовлена. Постарайтесь освободить как можно больше места. Учащимся нужно открытое пространство, где можно испытать робота в движении и собрать данные о его рабочих характеристиках.

Если соревновательная арена уже подготовлена, нет причин запрещать учащимся использовать её для испытания своих роботов. Если хотите подготовить для этого упражнения соревновательную арену, см. указания по подготовке к соревнованию № 2 для складских роботов на странице 34. Но пока не кладите на арену никакой соревновательный инвентарь (стаканчики, катушки и контейнеры).

Примечание: Пусть учащиеся, исследуя разные способы навигации, делают это с прицелом на заключительное соревнование.


Примечание: Это упражнение не преследует цель разработки работа с полным набором функций. Его суть — в нахождении наилучших способов управления движениями робота. Следите за тем, чтобы учащиеся сосредоточились на навигации и управлении.


Совет: Неплохо начать с простого робота и опробовать разные настройки контроллера электродвигателя. С какими настройками робот управляется лучше всего?

28


промышленностиУпражнение № 4 — Системы навигации

Упражнение № 5 — Подъёмные системы

Задача

Учащиеся должны придумать и собрать робота, способного поднять предельно тяжёлый груз как можно выше.

Срок


• • на проектирование робота с подъёмником: 1 день

• • 2–4 дня на сборку, испытания и доработку робота и подъёмника

Обзор

Во многих робототехнических соревнованиях проверяется способность роботов поднимать предметы и переносить их в другие места. В предстоящем соревнование раздела № 2 будут участвовать подъёмники, которым предстоит подбирать предметы и укладывать их либо в штабеля, либо в ящики. Учащиеся начинают упражнение с исследования подъёмных механизмов. После исследования учащиеся должны спроектировать, сконструировать, испытать и доработать подъёмный механизм для прототипа своего складского робота. Цель — поднять предельно тяжёлый груз как можно выше. Учащиеся также должны оснастить своего робота системой навигации из упражнения № 4.

Материалы




• пружинные весы: 2 шт.

• линейки: 2 шт.


Для упражнения надо создать две испытательные станции. Для каждой станции понадобятся пружинные весы, линейка и незанятая парта, на которую можно поставить робота. На этих испытательных станциях команды будут поочерёдно определять, какой груз по силам поднять их роботу и насколько высоко. Испытательные станции следует использовать только для проверки способности робота поднимать грузы, а не для проектирования и конструирования.

Чтобы испытать роботов, команды должны перейти на одну из двух станций и прикрепить к опущенному в нижнее положение подъёмнику своего робота пружинные весы. Другой конец пружинных весов не должен двигаться. Для этого можно подвесить подъёмный механизм на краю стола, играющего роль станции. Учащиеся должны использовать пульт управления, чтобы натянуть пружинные весы и измерить грузоподъёмность. Если одни пружинные весы не справятся с весом, можно использовать одновременно двое пружинных весов. Суммарные показания пружинных весов равны общему весу поднятого груза. Учащимся также надо будет узнать высоту подъёма, измерив расстояние от верха рабочей станции до низа подъёмного механизма.

Примечание: Учащиеся должны понять, что попытка предельно увеличить массу груза и высоту его подъёма требует инженерного компромисса. Пусть учащиеся поразмышляют над факторами, влияющими на равновесие в этом компромиссе.

Примечание: Пусть учащиеся, исследуя подъёмные системы, делают это с прицелом на соревнование складских роботов. Высота подъёма грузов их роботом имеет значение для набора баллов.

Примечание: Приучайте воспитанников вести точные записи в своих технических журналах. Следите за тем, чтобы учащиеся в ходе упражнения использовали алгоритм проектирования технических конструкций и системный подход.

Примечание: Поскольку станций всего две, командам, вероятно, придётся ждать своей очереди, чтобы испытать робота.

Совет: Пусть учащиеся определят, отчего зависит минимальная высота подъема предмета в соревновании, чтобы робот сумел это сделать.

Совет: Напомните учащимся, что цель соревнования не в том, чтобы посмотреть, чей робот поднимет самый тяжёлый груз выше всех. Цель — предельно увеличить возможности робота и подготовить его к предстоящему соревнованию складских роботов. Неверно сообщая собранные данные, они сами себе мешают.

29


промышленностиУпражнение № 5 — Подъёмные системы

Упражнение № 6 — Захваты и ковши

Задача

Робот, собранный в ходе предыдущего упражнения, дополнительно получит захватное устройство.

Срок

• в общей сложности 3–5 дней• • конструирование захватного механизма: 1 день• • 2–4 дня на сборку, испытание и доработку робота и захватного

механизма

Обзор

В предыдущем упражнении учащиеся конструируют робототехнический подъёмный механизм для штабелирования или подъёма предметов и складывания их в накопительные ёмкости. В ходе этого упражнения учащиеся дооснастят своего робота захватным механизмом. Для начала учащимся предстоит изучить разные захватные механизмы. Для исследовательских целей им можно воспользоваться приложением к учебному пособию или любым другим подручным ресурсом. Далее им предстоит решить, какого рода механизмом снабдить своего робота. Следуя алгоритму проектирования технических конструкций, они будут проектировать, конструировать, испытывать и дорабатывать систему захвата, чтобы предельно увеличить эффективность прототипа своего складского робота. Пусть учащиеся, занимаясь изысканиями и конструированием, делают это с прицелом на соревнование складских роботов из раздела № 2. К концу этого упражнения учащиеся должны быть вполне готовы к соревнованию, предусмотренному в разделе № 2.

Материалы

Каждой команде учащихся потребуется:• Робот из упражнения № 5• Конструктор серии TETRIX MAX с радиоаппаратурой

Вам также понадобятся:• Соревновательная арена• Катушки: 20 шт.• Стаканчики 266 мл: 20 шт.• Обувная коробка• Ёмкость с откидной крышкой


Учащиеся получат возможность испытать своих роботов как внутри, так и снаружи соревновательной арены. Если вы не хотите, чтобы учащиеся проводили мелкие испытания функциональности на своих рабочих станциях, придётся отвести под испытания отдельную площадку.

Чтобы учащиеся испытали робота в пределах соревновательной арены, её необходимо установить и подготовить к этому упражнению. Следуйте указаниям по подготовке соревновательной арены для состязания складских роботов на странице 34.

Равномерно расставьте 20 стаканчиков вдоль стенки, противоположной стартовому участку на соревновательной арене. Положите сверху на каждый стаканчик катушку. Поставьте два ящика в предназначенный для них угол арены.

Каждое испытание внутри арены должно занять не более трёх минут. По истечении трёх минут команда должна убрать своего робота из арены, давая возможность другой команде испытать своего робота. Если в очереди на использование арены нет следующей команды, тогда предыдущей команде разрешается проводить последовательные 3-минутные испытания. Команды не должны ничего менять в своём роботе на соревновательной арене. Позаботьтесь о том, чтобы они вернулись на закреплённые за ними рабочие участки и доработали своего робота после сбора данных на арене.

Катушка (20)

Стаканчик (20)


Ёмкость с откидной крышкой

Обувная коробка

Совет: Набирать баллы в соревновании из раздела № 2 можно несколькими способами. Здесь важнее стратегия. Учащиеся должны создать робота, соответствующего избранной ими стратегии набора баллов. Например, команде, возможно, будет лучше сосредоточиться на поочерёдном выполнении заданий, а не стараться набирать баллы, выполняя несколько заданий одновременно.

Совет: Подбирать и складывать в стопку стаканчики, пожалуй, самая трудная часть задания.

Примечание: Приучайте детей, когда они будут выполнять это упражнение, чётко описывать свои действия в техническом журнале, использовать алгоритм проектирования технических конструкций и системный подход.

30


промышленностиУпражнение № 6 — Захваты и ковши

Соревнование № 2 — Складские роботы

Обзор


"Впрок" — крупная обслуживающая компания, сдающая в аренду склады и оказывающая услуги по распространению товаров небольшим специализированным и начинающим компаниям. У этих компаний зачастую нет денег, рабочей силы, оборудования или площадей для хранения и распределения выпускаемых товаров. За ежемесячное вознаграждение компания "Впрок" предлагает результативное оказание этих услуг, уменьшающее расходы клиентов, так что обслуживаемые компании могут заняться тем, в чём сильны — выпуском своих товаров.

Для своего развития компании "Впрок" необходимо найти новые действенные способы оказания услуг и уменьшения издержек. "Впрок" хочет внедрить автоматизированную систему складирования, комплектования заказов, упаковки и доставки товаров, в которой всю работу выполняют роботы. Руководители компании "Впрок" уверены, что у применения для этой цели роботов есть несколько плюсов. Снимать товары со стеллажей у роботов получается лучше, так как они вычисляют наилучшую траекторию движения по складу. А ещё у них больше грузоподъёмность и они реже заезжают в проходы между складскими стеллажами. Можно сделать так, чтобы роботы дотягивались до более высоких стеллажей и увеличить высоту складирования товаров. Используя роботов на территории склада люди, создают для себя безопасные условия, так как им уже не нужно поднимать грузы или бояться попасть под вилочные автопогрузчики.

Для самостоятельного создания роботов у специалистов компании "Впрок" нет знаний в области робототехники. Поэтому они хотят привлечь к созданию складских роботов других разработчиков робототехники. Компания "Впрок" распространила запрос на предложения подрядчиков (ЗПП) В ЗПП включены критерии и ограничения проекта.

В этом соревновании вы со своей командой должны откликнуться на ЗПП и побороться против других команд за контракт, предлагаемый компанией "Впрок". Соревнование состоит из двух важных этапов:

1. Соревнование роботов. Вы должны спроектировать и сконструи-ровать прототип складского робота по техническим условиям, заданным компанией "Впрок". Вы должны продемонстрировать эффективность вашего прототипа на соревновательной арене с макетом склада. Выступление робота будет оценивать представитель компании "Впрок". На этом этапе соревнования ваш робот должен показать, что умеет подбирать предметы, перемещать их в другие места и либо складывать в накопительные ёмкости, либо штабелировать на соответствующем участке.

2. Доклад. Вам также предстоит выступить с докладом перед представителем компании "Впрок". Вы должны представить доклад, наглядно описывающий ход разработки придуманного вашей командой робота, обосновать принятые решения, доказать, почему компании "Впрок" стоит вложить средства в вашего робота. Баллы за представление доклада будут начисляться в рубрике "Доклад".

Результаты обоих этапов соревнования будут суммированы и дадут оконча-тель ный счёт. Команда с наибольшим числом баллов победит в сорев но ва-нии и получит контракт от компании "Впрок". ЗПП компании "Впрок" можно найти в разделе с дополнительной информацией к этому сорев нованию.

В этом соревновании катушки и стаканчики послужат предметами складского инвентаря. У команд будет 3 минуты на то, чтобы положить катушки в ящики или сложить их стопками на участке штабелирования. Кроме того, коман дам можно подбирать и складывать в стопку стаканчики на участке штабелирования.

Запрос на предложения подрядчиков (с. 36 в

учебном пособии)

Competition 2 – Warehouse Robots

Background Information

StockUp Inc. is looking for a creative and innovative robotics company to partner with for the development of innovative remote-controlled warehouse robots.

StockUp Inc. is a warehousing and distribution company that provides inventory services to other companies. It is our mission to accurately and efficiently store, manage, and ship other companies’ products in a safe and timely manner. We have warehouses in several cities and in multiple countries to ensure fast delivery to customers.

Scope of Work

We are currently looking for ways to make our services and processes more efficient. One cost-saving idea we are exploring is the use of remote-controlled robots on the warehouse floor that can pick inventory and transport it to a packing area in a safe and effective manner. These robots will perform other duties as well, such as sorting products and stocking shelves.

Due to the number of robotics companies to choose from, we are requesting that interested teams design and build scale model robots that meet the given specifications listed below. Teams will demonstrate their robot model in a mock warehouse robotics competition.

But we here at StockUp are not just interested in robot designs and models. We value our partnerships with people. That’s why we want to know about your team. Prior to the robotics competition, you’ll be given the opportunity to present your ideas and designs to a StockUp representative. This is your opportunity to showcase your creativity, innovativeness, work ethic, problem-solving skills, and other important attributes that we admire.

Our goals for this project are to:

• Conduct a fair and impartial robotics competition.

• Identify teams that exhibit desired traits such as creativity, innovative thinking, and the ability to problem-solve.

• Select one team to award the contract for developing full-size warehouse robots.

The scale model warehouse robot should meet the following specifications:

• Teams may use only TETRIX MAX parts from their set.

• Teams are not allowed to bend or damage any TETRIX parts.

• The only non-TETRIX parts allowed are rubber bands.

• The robot cannot be larger than 40 centimeters wide, 55 centimeters long, and 40 centimeters tall.

• The robot should be remotely controlled.

• The robot should be able to grab objects, lift them to a height of at least eight centimeters, move them to new locations, and drop them in designated areas.

Eligible Partners

If you think your team is the right partner for us to work with, please respond to this request for proposal as soon as possible. If you have questions or need more information, please contact the StockUp representative in your area.

Request for Proposal

Zone 2 – Meeting the Needs of Industry

36

Катушка

Стаканчик

31


промышленностиСоревнование № 2 — Складские роботы

Это не прямое противостояние, поэтому каждый раз на территории склада (на соревновательной арене) будет находиться только один робот. Каждой команде даётся 3 минуты, за которые она должна набрать как можно больше баллов. Баллы подсчитываются по истечении 3-минутного периода и записываются в официальную таблицу подсчёта баллов. Стопки катушек и стаканчиков должны остаться на зачётном участке до истечения трёх минут — только тогда за начисляются баллы.

Команды, выступающие в соревновании первыми, зачастую оказываются в невыгодном положении по отношению к командам, выступающим позднее. Наблюдение за выступлениями других команд во время соревнования позволяет узнать их приёмы и планы действий. Чтобы сделать условия соревнования честнее для команд, выступающих первыми, и при наличии достаточного времени, продумайте проведение соревнования в два раунда. Во 2-м раунде установите противоположный порядок выступлений, чтобы команда, шедшая первой в 1-м раунде, была во 2-м раунде последней. Сложите баллы за оба раунда и определите окончательного победителя.

Соревнование включает в себя и этап представления. После окончательной доводки конструкций роботов, но накануне соревнования, команды должны представить своих роботов вам и остальным ученикам. Доклад должен занять у команд 3–4 минуты, содержать ответы на ЗПП компании "Впрок" и обобщённо описывать ход проектирования и конструирования их робота. Вы выступите в роли представителя компании "Впрок" и оцените доклад по таблице под рубрикой "Доклад" на с. 38.

Срок


• • на окончательную доводку робота, предназначенного для соревнований: 5–7 дней

• • на представление докладов: 1 день


Материалы






• Катушки: 20 шт.

• Стаканчики 266 мл: 20 шт.

• Обувная коробка

• Ёмкость с откидной крышкой


• Таблица результатов соревнования складских роботов

Катушка (20)

Стаканчик (20)



Ёмкость с откидной крышкой

Обувная коробка

Таблица результатов соревнования складских роботов

Team Name Round 1 Round 2 Presentation Total Score Place

Warehouse Robots Competition Results Chart


39


Совет: Если времени хватает только на один раунд, пусть учащиеся выступают в порядке, обратном тому, в котором представляли доклады.

Примечание: Рубрика "Доклад" есть и в учебном пособии. Позаботьтесь о том, что воспитанники прочли текст и поняли, как именно будет оцениваться их доклад.

32



Правила

Правила соревнований


• Робот, предназначенный для соревнования, должен отвечать следующим условиям:

• • Командам разрешается использовать только детали из их конструктора TETRIX MAX.

• • Командам запрещено гнуть или портить детали из конструктора TETRIX.

• • Единственные детали не из конструктора TETRIX, которые разрешено использовать, — это резиновые ленты/кольца.

• • Робот не должен быть больше 40 см в ширину, 55 см в длину и 40 см в высоту.

• • Робот должен находиться под дистанционным управлением.

• • Робот должен быть в состоянии захватывать предметы, поднимать их на высоту не менее 8 см, перемещать с места на место и оставлять в заданных местах.


• Каждой команде даётся 3 минуты, за которые она должна набрать как можно больше баллов.

• Во время соревнования операторы должны оставаться в отведённых им местах за пределами арены.

• Если робот в ходе соревнования выйдет из строя, команда завершает свою попытку участия в соревновании.

• Баллы подсчитываются по истечении 3-минутного отрезка времени или после выхода робота из строя.

• Вам как учителю отводится роль распорядителя соревнования и конечного арбитра по всем вопросам, касающимся набора и подсчёта баллов и соблюдения правил честного состязания.

Правила выступления с докладом

Выступая с докладом, учащимся следует придерживаться указанных правил.

• Доклад каждой команды должен длиться 3–4 минуты.

• Доклад команды должен:

• • Быть изложен применительно к задаче создания складского робота для компании "Впрок", Каждая команда должна объяснить, как собирается превратить свою модель в полномасштабного складского робота.

• • Объяснить, как в команде шло проектирование и конструирование.

• • Вкратце сообщить, какие решения и компромиссы были найдены.

• • Указать достоинства конструкции робота.

• • Объясните, почему компании "Впрок" следует отдать предпочтение проектному предложению их команды.

• Доклады должны быть представлены профессионально.

• • Выбор слов должен быть зрелым и точным.

• • Захватите внимание слушателей и следите за выражением их лиц. Когда уместно, пользуйтесь жестикуляцией.

• • Говорите отчётливо и с нужной громкостью.

• • Избегайте использовать для связности речи и заполнения паузы слова-паразиты и нечленораздельные звуки вроде "э-э-э", "ммм", "типа", "короче" и т. п.

33



• • Оденьтесь подобающим образом.

• • Наглядно-графические средства должны усиливать впечатление от доклада, а не отвлекать внимание слушателя.

• Каждая команда должна постараться подключить к докладу всех, кто в неё входит.

• После доклада отводится небольшое время на вопросы-ответы. Команды должны дать точные и исчерпывающие ответы на ваши вопросы, показать знания и уверенное владение темой.



Подготовку соревновательной арены к соревнованию № 2 можно изменить с учётом свободного пространства в классе. Чем больше поле, тем лучше будут результаты соревнования. Для соревнования № 2 рекомендуется использовать квадратное поле со стороной не менее 244 см, но оптимальным считается квадратное поле со стороной 305 см. Если места в самом деле мало, можно обойтись полем со стороной 183 см, но тогда у роботов будет совсем мало пространства для маневрирования. И соревновательная арена не должна быть обязательно квадратной. Можно создавать поля, подходящие по размерам под имеющееся пространство. Например, можно было бы устроить прямоугольную площадку 244 х 305 см.

Чтобы подготовить арену:

1. Решив, какого размера соревновательную арену хотите подготовить, начните укладывать чёрные напольные плитки в нужное место. Напольная плитка представляет собой квадрат 61 х 61 см. Чтобы получить соревновательную арену 305 х 305 см, уложите 25 плиток в пять рядов по 5 плиток в каждом.

A. Для стартового участка, участка штабелирования и участка с накопительной ёмкостью на поле используйте напольную плитку серого цвета.

B. Если используется уменьшенная арена, тогда стартовым участком и участком штабелирования можно сделать одну и ту же плитку.

C. Лучше расположить участок штабелирования и участок с накопительной ёмкостью в противоположных углах, в стороне от участка, на котором будут находиться стаканчики и катушки.

2. По краям настила арены уложите напольные кромки.

3. Чтобы катушки, стаканчики и роботы не выкатывались за пределы соревновательной арены, добавьте по её краям стойки, канцелярские зажимы и пластины ограждения.

4. Подготовьте элементы соревновательного инвентаря для первой команды.

A. Равномерно расставьте 20 стаканчиков вдоль стенки, противоположной стартовому участку.

B. Положите сверху на каждый стаканчик катушку.

C. Поставьте обувную коробку и ёмкость с откидной крышкой в накопительный угол арены. Ёмкости поставьте так, чтобы роботы могли подъезжать к обеим.

5. С двух сторон арены отведите как можно дальше от стаканчиков место для операторов, которые, стоя там, будут управлять роботами.

Стаканчики и катушкиСтаканчики и катушки

Участок штабели-рования


Накопи-тельные ёмкости


Соревновательное поле 3 x 3 м

Участок старта и

штабели-рования

Накопи-тельные ёмкости


Соревновательное поле 2,44 x 2,44 м

Стаканчики и катушкиСтаканчики и катушки

34





1. Дайте учащимся необходимое время для внесения каких-то последних изменений в конструкцию робота, созданного по ходу упражнения № 6. Не забудьте сообщить учащимся, на какой день назначено представление докладов, в какой день будет проводиться соревнование, чтобы они учли это, планируя своё расписание.

2. Сделайте для каждой команды копию таблицы из рубрики "Доклад".

3. Сделайте копию таблицы результатов соревнования складских роботов: следите по ней за порядком выступления соревнующихся команд и ведите учёт их результатов.

4. Определите порядок выступления команд с помощью жребия, вытягивая их названия из чашки или шляпы.

5. С наступлением дня представления докладов учащимся должно быть запрещено менять что-либо в конструкции робота.

6. В день выступления с докладами:

A. Подготовьте перечень вопросов, которые зададите командам в конце их докладов, в отведённое для вопросов-ответов время. Вот несколько примеров вопросов:

• Как вы поделили между собой роли и обязанности?

• Что было самым трудным при подготовке к этому соревнованию?

• Как вы исследовали идеи для разных систем, вошедших в состав вашего робота?

• В чём достоинства и недостатки вашего робота?

• Что хорошего и что плохого в использовании роботов для опорожнения и заполнения стеллажей на складах?

• Следует ли обществу опасаться, что роботы лишат людей работы? Почему да? или Почему нет?

• Годятся ли ваши роботы для других назначений или отраслей экономики? Если да, скажите для каких.

B. Сообщите командам, в какой последовательности они будут выступать с докладами.

C. Перед докладом пусть каждая команда напишет своё название на своей копии рубрики "Доклад", по которой вы оцените их выступление. В конце соревнования каждая команда получит эту копию.

D. Оценивайте доклад каждой команды во время его представления с помощью таблицы с названием этой команды. Внизу страницы оставьте пришедшие на ум заметки и вопросы.

E. Впишите баллы, набранные командой за представление доклада, в таблицу результатов соревнования складских роботов.

Рубрика "Доклад"

Таблица результатов

соревнования складских роботов

Р б

Category 4 3 2 1 0 Weight Score

TimeHit the time target of 3-4 minutes.

Missed the time target by less than 1 minute.

Missed the time target by 1-2 minutes.

Missed the time target by more than 2 minutes.

No presentation was given. Score x 5

20

Content

Presentation met all criteria:• Delivered in

the context of meeting the StockUp RFP.

• Sufficiently outlined the design process.

• Described decisions and trade-offs.

• Discussed strengths of the robot design.

Presentation met three of these criteria:• Delivered in





Presentation met two of these criteria:• Delivered in





Presentation met one of these criteria:• Delivered in





Presentation met none of these criteria:• Delivered in





Score x 8 32

Professionalism

Presentation met all criteria:• Presenters

engaged the audience (eye contact, hand gestures, and so forth).

• Word choice was mature and precise.

• Speech was clear (rate, volume, and enunciation).

• Presenters were polished and comfortable.

• Dress was appropriate.

Presentation met four of these criteria:• Presenters






Presentation met two or three of these criteria:• Presenters






Presentation met one of these criteria:• Presenters






Presentation met none of these criteria:• Presenters






Score x 5 20

Team

Presentation involved the entire team.

Presentation involved most members of the team.

Presentation involved some members of the team.

Presentation was given by one member of the team.

No presentation was given. Score x 5

20

Questions

Answers were thorough and accurate, showing confidence and expertise.

Answers were mostly thorough and accurate, showing little hesitancy or lack of expertise.

Answers showed confusion and lack of expertise.

Responses were unclear and did not answer the questions asked.

No answers were given.

Score x 2 8

Total Score and Comments

100

Presentation Rubric

Team Name: ____________________________________

Student Names: ______________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________________________

Notes and Questions:


38


Т б

Team Name Round 1 Round 2 Presentation Total Score Place

Warehouse Robots Competition Results Chart


39


35



7. В день соревнования:

A. Подготовьте соревновательную арену для первой команды.

B. Пусть выступающая команда включит своего робота и выполнит за пределами соревновательной арены быструю контрольную проверку.

C. Поставьте робота внутрь соревновательной арены на стартовый участок.

D. Для ведения соревнования понадобится секундомер. Убедитесь, что секундомер обнулён и готов к запуску.

E. Вслух отсчитайте обратно числа, начиная с трёх, и на слове "Марш" включите секундомер.

F. Учащиеся должны вести своего робота по соревновательной арене, захватывая катушки и стаканчики. Катушки можно укладывать в штабель на отведённом для этого участке или складывать в накопительные ёмкости. Стаканчики можно ставить один на другой только на участке штабелирования.

G. Через каждые 30 секунд объявляйте ход времени, чтобы соревнующиеся знали, сколько его остаётся. Когда останется 20 секунд, отсчитывайте время вслух посекундно.

H. Когда время истечёт, крикните "Стоп". Любое движение робота по вине оператора после команды "Стоп" наказывается снятием баллов по вашему усмотрению.

I. Сложите и подсчитайте баллы и нарушения, чтобы определить итоговый счёт. Ведите учёт результатов и подсчитывайте баллы при помощи таблицы результатов соревнования складских роботов.

J. Уберите робота с соревновательной арены.

K. Как можно точнее повторите для каждой команды шаги 7A–7J, чтобы обеспечить всем командам как можно более равные условия.

L. Если позволит время, проведите второй раунд для каждой команды, но в обратном порядке.

8. Определите победителей соревнования, сложив баллы за соревнование и показ.

9. Раздайте победителям соревнования подобающие награды.


• Баллы можно получить за укладку катушек в ящики:

• • за каждую катушку, положенную в низкую ёмкость: 5 баллов

• • за каждую катушку, положенную в высокую ёмкость: 10 баллов

• Баллы можно получить за укладку катушек одной на другую на участке штабелирования.

• • за стопку из двух катушек: 20 баллов

• • за стопку из трёх катушек: 30 баллов

• • за стопку из четырёх катушек: 50 баллов

• • за стопку из пяти катушек (максимум): 100 баллов

i. Равномерно разместите 20 стаканчиков вдоль стенки, противоположной стартовому участку.

ii. Положите сверху на каждый стаканчик катушку.

iii. Поставьте обувную коробку и ёмкость с откидной крышкой в накопительный угол арены.

36



• Стаканчики можно ставить один на другой на участке штабелирования после снятия с их верха катушек:

• • за каждый стаканчик в стопке из 2 и более стаканчиков: 10 баллов

• Доклады команд будет оценивать по таблице из рубрики "Доклад" распорядитель соревнования.

• • За показ присуждается максимум 100 баллов.


• за каждую упавшую и оставленную на соревновательном настиле катушку снимается 10 баллов; за катушки, остающиеся на стаканчиках, штрафные баллы не начисляются.

• за каждый стаканчик, оставленный на соревновательном настиле за пределами стартового участка или участка штабелирования, будет снято 10 баллов; то есть, за стаканчики, не сдвинутые во время соревнования, штрафные баллы не начисляются.



• Помните, что главное для успеха любого соревнования — честность. Постарайтесь предельно уменьшить преимущества одной команды над другой.




• Соревнования роботов способны превратить в хаос любую соревновательную арену. Если вам важна сохранность арены, продумайте возможность штрафа для роботов, врезающихся в ограждение. Это должно отвратить учащихся от желания врезаться роботами в стенки.

• Позаботьтесь о том, чтобы остальной класс внимательно слушал и был вежлив, пока команды выступают с докладами. Команды, создающие помехи, накажите снятием баллов за доклад.

• Во время, отведённое на вопросы-ответы по докладу, избегайте задавать каждой команде одинаковые вопросы. Вместо этого спрашивайте о том, что напрямую относится к содержанию доклада команды. Если не получается придумать вопрос о созданном командой роботе или порядке его проектирования, задайте какой-нибудь из типовых вопросов, звучавших на этапе мозгового штурма накануне дня показа.

37



Категория 4 3 2 1 0 Вес Баллы

Время

Уложились в заданное время 3–4 минуты.

Превысили заданное время меньше чем на 1 минуту.

Превысили заданное время на 1–2 минуты.

Превысили заданное время больше чем на 2 минуты.

Доклад не представлен. Баллы

x 5

20

Содержание

Доклад отвечает всем критериям:• Представлен

в соответствии с условиями ЗПП компании "Впрок".

• Ход проекти ро-вания описан достаточно подробно.

• Есть описание решений и компромиссов.

• Освещены достоинства конструкции робота.

Доклад отвечает трём из указанных критериев:• Представлен





Доклад отвечает двум из указанных критериев:• Представлен





Доклад отвечает одному из указан ных критериев:• Представлен





Доклад не отвечает ни одному из ука зан-ных критериев:• Представлен





Баллы x 8

32

Профес-сионализм

Доклад отвечает всем критериям:• Докладчики

завладели вниманием аудитории (наблюдали за выражением лиц слушателей, использовали жестикуляцию и т. п.).

• Выбор слов был зрелым и точным.

• Речь была ясной (темп, громкость, чёткость артикуляции).

• Докладчики были вежливыми, опрятными и раскованными.

• Одежда была надлежащей.

Доклад отвечает четырём из указан-ных критериев:• Докладчики

завладели вни-манием аудито-рии (наблюдали за выражением лиц слушателей, использовали жестикуляцию и т. п.).





Доклад отвечает двум-трём из ука зан-ных критериев:• Докладчики






Доклад отвечает одному из указан ных критериев:• Докладчики

завладели вни-манием аудито-рии (наблюдали за выражением лиц слушате лей, исполь зо вали жестику ля цию и т. п.).





Доклад не отвечает ни одному из ука зан-ных критериев:• Докладчики






Баллы x 5

20

Команда

В представлении доклада участвовала вся команда.

В представлении доклада участво-вало большинство команды.

В представлении доклада участво вала некоторая часть команды.

Доклад был представлен одним членом команды.

Доклад не представлен. Баллы

x 5

20

Вопросы

Ответы были развёрнутыми и точными, свиде-тельствовали об уверенности и хорошем знании предмета.

Ответы были по большей части развёрнутыми и точными, свиде-тельствовали о некоторой неуве-ренности или нехватке знаний по предмету.

Ответы свиде-тельст вовали о спутанности мыслей и нехватке знаний по предмету.

Ответы были невнятными и не раскрыли тему заданных вопросов.

Ответов не было.

Баллы x 2

8

Итоговый счёт и комментарии

100

Рубрика "Доклад"

Название команды: ____________________________________

Имена, фамилии учеников: ______________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________

Примечания и вопросы:

38



Название команды 1-й раунд 2-й раунд ДокладИтоговый

счётМесто

Таблица результатов соревнования складских роботов

39



Раздел № 3 — Автономные спасательные роботы

Обзор

Этот раздел посвящён разработке и программированию автономных роботов. Учащимся предстоит узнать разницу между системами управления без контура обратной связи и с контуром обратной связи. Это знание поможет им программировать роботов с контуром обратной связи, предназначенным для анализа данных и принятия решения о том, какие решения задания следует выполнить. Программируя робота на выполнение определенных действий, учащиеся будут искать и устранять ошибки в управляющем коде.

Для выполнения упражнений из этого раздела учащиеся могут доработать робота, созданного в ходе работы над разделом № 2, чтобы превратить его в автономного робота. А кому-то из учащихся, вероятно, придётся построить совершенно нового робота, начав всё с нуля и используя контроллер PRIZM.

Соответствующие образовательным стандартам материалы в начале раздела № 3 служат завязкой сюжета, предлагаемого в ходе соревнования, предусмотренного для раздела № 3. Некая компания хочет, чтобы учащиеся разработали для неё спасательного робота, способного проникнуть в повреждённое или обвалившееся здание, оценить обстановку и заняться поиском выживших.

В этом разделе четыре основных упражнения. В ходе выполнения упражнений учащимся предстоит использовать системный подход, алгоритм проектирования технических конструкций, одобренные способы программирования, а также приёмы поиска и устранения неисправностей.

• Упражнение № 7 — Внесение изменений

• Упражнение № 8 — Сочетание датчиков (повторение)

• Упражнение № 9 — В какую сторону?

• Упражнение № 10 — Всего-то гончий пёс

Выполнение этих четырёх упражнений подготовит учащихся к соревнованию, ждущему их в конце раздела. Учащимся придётся объединить представленные в этих упражнениях принципы программирования и использовать их в программировании своего робота для соревнования спасательных роботов.


• Пусть учащиеся обменяются роботами и опробуют свои скетчи для заключительного соревнования на роботах других команд. Насколько пригодна программа для переноса с одного робота на другого?

• После соревнования пусть команды оценят представленный другой командой управляющий код: его эффективность, ошибки и улучшения. Пусть команды выскажутся о скетчах, которые оценивают.

• Пусть команды безо всяких критериев и ограничений разработают полноразмерного спасательного робота. Пусть определят разные системы, входящие в конструкцию их идеального робота, и назначение этих систем.

• Замените лабиринт и пусть команды снова запустят своих роботов на соревновательную арену. Можно также предложить командам пройти по лабиринту в обратную сторону. Определите, был ли робот, представленный командой, запрограммирован на прохождение конкретного лабиринта или он был запрограммирован так, что справился бы с любым лабиринтом.

• Спросите у команд, как они программировали бы робота на прохождение лабиринта, не будь в лабиринте направляющей линии.

40


роботыОбзор




• • Что было важнее в соревновании: конструкция робота или навыки программирования? Почему?


• • Как знания, полученные в этом разделе, пригодятся в будущем?

• После соревнования попросите все команды доработать их скетчи, используя сведения, идеи и отзывы других команд. Посмотрите, удастся ли командам улучшить возможности их робота, применив идеи команд, добившихся успеха.

41


роботыОбзор

Упражнение № 7 — Внесение изменений

Задача

Учащиеся оснащают робота из раздела № 2 контроллером PRIZM, датчиком линии и ультразвуковым датчиком.

Срок

• 2–3 дня на превращение автономного робота, предназначенного для соревнований в разделе № 2, в автономную модель

Обзор

Этот раздел посвящён автономным роботам, то есть роботам, действующим самостоятельно на основе полученных извне данных. В ходе этого упражнения учащимся предлагается превратить робота с дистанционным управлением из раздела № 2 в автономного робота. Учащимся предстоит снять приёмник сигналов дистанционного управления и контроллер электродвигателя, а взамен установить контроллер PRIZM. Кроме того, на работ будут установлены ультразвуковой датчик и датчик линии.

В некоторых случаях, вероятно, придётся построить нового робота, начав всё с нуля. Если это так, пусть они сами разработают автономного робота, следуя алгоритму проектирования технических конструкций. Ход проектирования и создания следует документировать в техническом журнале.

Место установки датчика линии может сказаться на его работе в предстоящих упражнениях. Подскажите воспитанникам, что датчик можно прикрепить на расстоянии 2,5 см от пола и прямо перед осью поворота их робота.

Надо будет также подумать о том, куда и на какой высоте установить ультразвуковой датчик. Стенки соревновательного лабиринта имеют 14 см в высоту.

Материалы


• Робот из раздела № 2

• Конструктор серии TETRIX MAX с контроллером PRIZM

• Ультразвуковой датчик

• Датчик линии


Это упражнение требует весьма незначительной подготовки. Позаботьтесь о том, чтобы для модернизации робота из раздела № 2 у каждой команды был контроллер PRIZM, датчик линии и ультразвуковой датчик. Для этого упражнения соревновательная арена не понадобится. Снятые с робота приёмник сигналов дистанционного управления и контроллер электродвигателя следует бережно уложить в ящик с набором TETRIX MAX.

Совет: Для подсоединения проводов к контроллеру PRIZM команды могут воспользоваться схемой проводных соединений в приложении к их пособию.

Совет: Пусть учащиеся обращаются к Руководству по программированию контроллера PRIZM, если им понадобится какая-то информация о подготовке и настройке этого контроллера.

Примечание: Приучайте детей, когда они будут переделывать дистанционно управляемого робота в автономного робота, чётко описывать свои действия в техническом журнале, использовать алгоритм проектирования технических конструкций и системный подход.

42


роботыУпражнение № 7 — Внесение изменений

Упражнение № 8 — Сочетание датчиков (повторение)

Задача

Запрограммировать робота на движение по линии и объезд препятствий.

Срок

• 1–2 дня на критический анализ показаний датчика и принятие решений

Обзор

В ходе этого упражнения учащиеся запрограммируют робота на движение по линии до обнаружения препятствия. Обнаружив препятствие, робот должен будет остановиться и ждать удаления препятствия. Упражнение начнётся с прогона скетча, представленного в качестве примера в упражнении № 15 из Руководства по программированию контроллера PRIZM. Затем скетч будет изменён под задачи, стоящие перед роботом.

До выполнения упражнения на компьютеры учащихся необходимо установить ПО Arduino (IDE), а также библиотеку Arduino для контроллера PRIZM. Как скачать, установить и настроить ПО Arduino (IDE) см. в разделе по подготовке ПО в Руководстве по программированию контроллера PRIZM.

Материалы



• Конструктор серии TETRIX MAX

• Компьютер, на котором установлены ПО Arduino (IDE) и библиотека Arduino для контроллера PRIZM

• Кабель USB


• Напольные плитки из пенополимера для соревновательной арены

• Белая лента

• Предметы, которые послужат препятствиями (хорошо подойдут ящики от конструктора TETRIX MAX.)

Руководство по программированию робототехнического контроллера

TETRIX PRIZM

Белая лента

Напольные плитки из пенополимера

Препятствие

43


роботыУпражнение № 8 — Сочетание датчиков (повторение)

Датчики

Коробка или препятствие

Более 25 сантиметров

В ходе испытания на станции робот должен двигаться по линии, пока не приблизится к препятствию на 25 сантиметров. В этом месте робот остановится и будет ждать удаления препятствия. После устранения препятствия робот должен продолжить движение по линии.


Чтобы команды испытали роботов, придётся подготовить не менее одной испытательной станции. Сколько станций вы подготовите, зависит от числа учащихся в вашем классе. Учащиеся не должны тратить на испытания робота на станциях слишком много времени. Но придётся подготовить достаточное число станций, чтобы ожидание команд не затягивалось.

Чтобы создать испытательную станцию, соедините в ряд три-четыре напольные плитки из вспененного полимера чёрного цвета. Белой лентой обозначьте на напольных плитках извилистую линию длиной от 152 до 213 см. Позаботьтесь о том, чтобы линия изгибалась не под слишком острым углом, иначе роботы, собранные в этом упражнении, не смогут двигаться по ней. У этой извилистой линии должен быть хотя бы один изгиб влево и один изгиб вправо.

Если у вас нет соревновательной арены, выпускаемой компанией Pitsco, или тёмного пола, упражнение можно выполнить на светлом полу, но сделать линию из чёрной ленты. Чем отчётливей контраст между полом и линией, тем лучше будут результаты.

Поставьте в конце линии препятствие, например синий ящик от конструктора TETRIX MAX. Препятствие должно стоять не менее чем в 25 см от места, с которого робот начнёт двигаться по линии.

Совет: Если заметите, что у робота не очень получается двигаться по линии, тому может быть несколько причин.

• Недостаточный контраст между настилом и лентой. Попробуйте использовать плакатный картон или оклеенный бумагой пенополистирол белого или чёрного цвета.

• Иногда датчик линии может выбирать неправильный курс, реагируя на тени. Отрегулируйте направленность освещения в помещении так, чтобы избавиться от теней, отбрасываемых на пол роботом, людьми или другими телами. Поскольку датчик линии считывает посланный им инфракрасный импульс, отражённый препятствием, робот должен быть в состоянии двигаться по линии при слабом освещении или даже в кромешной темноте.

• Излишняя близость датчика линии к опорной поверхности может отрицательно сказаться на его способности различать контрастные оттенки светлого и тёмного. Для наилучших результатов датчик должен находиться на удалении около трёх сантиметров от опорной поверхности.

Совет: В ходе поиска и устранения неисправностей проследите за тем, чтобы сервопорты на контроллере PRIZM не отличались от тех, что использованы в скетче.

Примечание: Напоминайте воспитанникам о необходимости точно описывать свои действия и оставлять заметки в техническом журнале во время программирования робота.

Примечание: Напоминайте учащимся, чтобы они пользовались советами по устранению неисправностей на с. 39 учебного пособия, если их управляющий код не работает.

44


роботыУпражнение № 8 — Сочетание датчиков

(повторение)

Пример управляющего кода

Вот пример полного скетча для этого упражнения.

45


роботыУпражнение № 8 — Сочетание датчиков (повторение)

Упражнение № 9 — В какую сторону?

Задача

Учащиеся программируют робота так, чтобы он обнаруживал стенку и определял наилучший маршрут объезда препятствий.

Срок


• • 2–3 дня на программирование робота

• • 1–2 дня на отладку и улучшение программы

Обзор

Поисково-спасательные роботы, проникающие в обрушившиеся здания, наты-каются на множество разных препятствий, мешающих их продвижению. Если мелкие препятствия ещё можно было бы отодвинуть с пути, то более крупные, в виде завалившихся стенок, обломков и кусков мебели, сдвинуть нелегко. Важно, чтобы робот умел опознавать эти препятствия и находить путь объезда.

В ходе этого упражнения учащимся предстоит написать совершенно новый скетч для робота, объезжающего препятствия. Надо будет запрограммировать робота так, чтобы он обнаруживал препятствия с помощью ультразвукового датчика. Сначала робот двинется вперёд, а когда обнаружит препятствие, посмотрит влево-вправо, чтобы решить, с какой стороны его лучше объехать. После этого робот двинется в избранном направлении, пока не обнаружит новое препятствие.

Материалы







• Предметы (9–10 шт.), которые послужат препятствиями. Эти предметы должны быть не ниже 15 см. Препятствиями станут картонные коробки, ящики от конструктора TETRIX MAX, стопки книг, планки и бортики от соревновательной арены. Можно также использовать стены, мебель и прочие имеющиеся в классе объекты.


Понадобится подготовить не менее двух испытательных станций внутри класса. Сколько станций вы подготовите, зависит от числа учащихся в вашем классе. Учащиеся не должны тратить на испытания робота на станциях слишком много времени. Но придётся подготовить достаточное число станций, чтобы ожидание команд не затягивалось.

На каждой испытательной станции должно быть несколько препятствий, отстоящих друг от друга на расстояние от 61 до 183 см. Их надо расставить так, чтобы робот мог направиться в сторону одного препятствия, обнаружить его, посмотреть в обе стороны, сравнить расстояния до объектов слева или справа, после чего двинуться по более свободному пути. Так должно продолжаться, пока робот не проедет участок с препятствиями. Препятствия не нужно расставлять в виде лабиринта, хотя именно такая расстановка наиболее соответствует соревнованию, предусмотренному в конце раздела. Заранее продумайте один вариант беспорядочного размещения и один вариант размещения в виде лабиринта. Учащимся можно испытать своего робота на обеих станциях.


Совет: Если учащиеся тратят много времени, ожидая своей очереди испытать робота, ограничьте длительность испытания двумя минутами на каждую станцию.

Совет: Предельная дальность считывания ультразвукового датчика около 400 см. Помните об этом, когда будете готовить испытательные арены.




46


роботыУпражнение № 9 — В какую сторону?

Лавируя между препятствиями, они скорее всего не будут делать идеальные повороты под углом 90 градусов, как показано на иллюстрациях выше. На самом деле траектории объезда будут иметь другие углы. Не беда. Учащиеся должны подстроить параметры в своём скетче так, чтобы повороты выполнялись под как можно более прямым углом. Но самое важное при этом — сделать так, чтобы робот принимал правильные решения о том, куда двигаться, чтобы не наткнуться на препятствия.

Другой вариант проверки арен — подготовить уменьшенную копию соревновательной арены, используя в качестве препятствий пластины ограждения. Разложите напольные плитки и расставьте пластины, превратив их в препятствия.

Испытательная

арена 183 x 183 см

Испытательная

арена 122 x 183 см

Расстановка в виде лабиринтаС

тен

ка


Сте

нк

а

Стенка

47




Вот пример полного скетча, который учащиеся должны записать в ходе этого упражнения. С учётом проделанных учащимися экспериментов различные настройки могут быть неодинаковыми, но структура управляющего кода должна быть аналогична приведённому образцу.

48



Упражнение № 10 — Всего-то гончий пёс

Задача

Учащиеся программируют робота, способного двигаться по линии с крутыми поворотами.

Срок


• • 2–3 дня на программирование робота

• • 1–2 дня на отладку и улучшение программы

Обзор

В упражнении № 8 учащиеся запрограммировали своего робота на следование по изогнутой линии. Но в соревновании для спасательных роботов в конце этого раздела линии, указывающие путь по лабиринту, будут поворачивать под прямым углом. Упражнение начинается с программы движения по линии, знакомой учащимся по Руководству по программированию контроллера PRIZM. Учащиеся испытают программу, чтобы посмотреть, как робот выполняет крутые повороты под прямым углом. После этого они доработают программу так, чтобы робот, двигаясь по линии, уверенно совершал крутые повороты. Внося изменения в управляющий код, учащиеся при помощи переменных будут всё так же преследовать цель сделать его эффективным и удобным для отладки действий робота.

Материалы







• Упрощенный вариант соревновательной арены



Для испытания роботов понадобится подготовить не менее одной испытательной станции. Если места достаточно, продумайте возможность подготовки двух испытательных полигонов, чтобы предельно уменьшить время ожидания команд, желающих испытать своего робота.

Выложите из девяти напольных плиток квадрат 183 х 183 см. Наклеив белую ленту посередине плиток, проложите маршрут по каждой плитке. Там, где необходимо сменить направление движения, устройте прямоугольные повороты. Для этого упражнения устанавливать пластины ограждения не нужно.

Если нет напольных плиток, найдите в классе просторное место с тёмным полом. Чем отчётливее контраст между полом и белой лентой, тем лучше. Для обозначения маршрута робота используйте белую ленту. Если пол везде светлый, используйте для получения высокого контраста между полом и направляющей линией чёрную изоляционную ленту. Места смены направления движения обозначьте прямоугольными поворотами.

Совет: Роботы будут действовать лучше, если линии сделать потолще. Обдумайте возможность обозначения направляющих робота линий сдвоенной полоской ленты.




Примечание: Подобрать рабочие параметры для некоторых роботов бывает непросто. Поддерживайте в командах желание найти решение. Оно понадобится для следующего соревнования.


49


роботыУпражнение № 10 — Всего-то гончий пёс


Поведение робота в этом упражнении может сильно меняться из-за нескольких факторов

• Возможно, контраст между настилом и лентой недостаточно сильно выражен. Наклейте белую ленту на пол как можно более светлого цвета. Попробуйте использовать в качестве настила плакатный картон или оклеенный бумагой пенополистирол белого цвета.

• Иногда датчик линии может выбирать неправильный курс, реагируя на тени. Отрегулируйте направленность освещения в помещении так, чтобы избавиться от теней, отбрасываемых на пол роботом, людьми или другими телами. Поскольку датчик линии считывает посланный им инфракрасный импульс, отражённый препятствием, робот должен быть в состоянии двигаться по линии при слабом освещении или даже в кромешной темноте.

• Излишняя близость датчика линии к опорной поверхности может отрицательно сказаться на его способности различать контрастные оттенки светлого и тёмного. Для наилучших результатов датчик должен находиться на удалении около 2,5 см от опорной поверхности.

• На способность робота совершать крутые повороты, двигаясь по линии, могут повлиять ширина робота, положение датчика перед колёсами, и заряд аккумуляторной батареи. Вообще роботам пошире надо будет двигаться медленнее, а переменную максимального числа повторений (maxIt) следует задать повыше. Подробнее см. примеры скетчей в разделе с образцом управляющего кода.

Пример испытательных станций

50




51



Соревнование № 3 — Спасательные роботы

Обзор


Министерство по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий (МЧС) мобилизует и отправляет обученных профессионалов и добровольцев в пострадавшие от бедствия районы для оказания помощи и устранения тяжелых последствий. Будь то ураганы, смерчи, землетрясения, наводнения, пожары или даже рукотворные бедствия, МЧС прибывает на место, чтобы оценить обстановку и поддержать первых спасателей.

Одна из главных задач МЧС — поиск и спасение потерпевших. Организация помогает пожарным и полицейским отыскать людей, оказавшихся в ловушке в повреждённых зданиях и обвалившихся строениях. Из-за вероятности обрушения повреждённых сооружений отправлять людей искать и выводить оттуда тех, кто остался в живых, опасно. Принимая во внимание совершенствование технологии, МЧС хотело бы разработать малоразмерных поисково-спасательных роботов, которые спокойно проникают в такие здания, оценивают состояние строения, находят выживших, оставляют им еду и питьё на время, которое пройдёт до прибытия спасателей.

Для сбора и оценки предлагаемых конструкций спасательных роботов МЧС устраивает соревнование, во время которого команды должны спроектировать, сконструировать и запрограммировать автономного поисково-спасательного робота. Повреждённым зданием будет соревновательная арена в виде лабиринта. Внутри здания будут находиться двое выживших, которых надо отыскать. Баллы присуждаются, исходя из того, какое расстояние в лабиринте прошёл робот, сколько времени он затратил на прохождение всего лабиринта, а также нашёл ли он искомых выживших и оставил ли им ёмкости с водой. Катушки в этом соревновании будут изображать ёмкости с водой. За наезды на стенки лабиринта, чреватые дальнейшим разрушением сооружения, будут сниматься баллы.

В соревнование спасательных роботов входит также оценка программного кода: за чистоту и эффективность программы начисляются дополнительные баллы по таблице в рубрике "Программирование".

Это не прямое противостояние, поэтому каждый раз в лабиринте будет действовать только один робот. Роботу каждой команды отводится 5 минут на то, чтобы отыскать в лабиринте выживших, оставить им катушку, и выбраться из лабиринта.

В соревновании также оценивается эффективность и чистота управляющего кода. Накануне дня соревнования командам надо будет распечатать окончательный вариант своего скетча, предназначенного для соревнования, и сдать его. Вы должны оценить скетч по таблице в рубрике "Программирование" на с. 60. Оценивая скетч каждой команды, сообщайте командам своё мнение, чтобы они учились правильным приёмам программирования. После сдачи окончательных вариантов скетчей командам запрещено что-либо менять в роботе или скетче до соревнования.

Срок


• • 5–7 дней на доработку робота и окончательную доводку его программы


52


роботыСоревнование № 3 — Спасательные роботы

Материалы








• Рубрика "Программирование"

• Таблица результатов соревнования спасательных роботов

Правила


• Роботы, предназначенные для соревнования, должны отвечать следующим условиям:

• • Командам разрешается использовать только детали из их конструктора TETRIX. Использовать что-то дополнительное можно только с разрешения распорядителя соревнования.

• • Командам запрещено гнуть или портить детали из конструктора TETRIX.

• • Робот не должен быть больше 45 см в ширину, 50 см в длину и 40 см в высоту.

• • Робот должен быть в состоянии перевезти две катушки и сбросить их выжившим перед выездом из лабиринта.

• Каждой команде предстоит спроектировать и сконструировать робота, который самостоятельно пройдёт по лабиринту. После пуска секундомера какое-либо вмешательство со стороны человека, кроме нажатия на кнопки "Пуск" и "Сброс параметров" в начале и конце лабиринта, запрещено.

• • Если какой-то робот начнёт безудержно ломать трассу, его остановит распорядитель соревнования. Будут подсчитаны баллы, и выступление команды на этом завершится.

• Накануне соревнования команды должны будут создать окончательный вариант скетча, загрузить его в робота и распечатать копию для передачи вам.

• На прохождение лабиринта каждому роботу отводится не больше 5 минут (300 секунд).


• В качестве распорядителя соревнования вы должны будете вслух дать обратный отсчёт с цифры 3 и на слове "Марш" включить секундомер, в то же мгновение должна быть нажата пусковая кнопка на роботе.

• Время будет остановлено, когда робот полностью выедет из лабиринта в назначенном месте. Баллы будут присуждаться, исходя из времени, затраченного на достижение цели соревнования, и (или) пройденное для этого расстояние. Если робот станет неуправляемым или примется крушить трассу, его остановят, и время его выступления прекратится. Будут присуждены баллы за расстояние, пройденное до цели соревно-вания, но за время, потраченное на это, баллы присуждены не будут.

• Вам отводится роль распорядителя соревнования, за вами остаётся последнее слово при решении вопросов по справедливости.


Рубрика "Программирование"

Таблица результатов соревнования

спасательных роботов

"П


Pseudocode and

Comments

Pseudocode and comments are used throughout, and the code base is easy to follow.

Pseudocode and comments are used in most places, and the code base is somewhat easy to follow.

Pseudocode and comments are used in some places, and the code base is followed with some effort.

Pseudocode and comments are hardly used, and the code base is difficult to follow.

Pseudocode and comments are not used. Score x 2

8

Code Base Logic and Structure

Code base meets all requirements:• Commands are

in logical order.

• Syntax is correct.

• Structure is consistent throughout.

• Command functions are used correctly.

Code base meets three requirements:• Commands are

in logical order.




Code base meets two requirements:• Commands are

in logical order.




Code base meets one requirement:• Commands are

in logical order.




Code base meets no requirements:• Commands are

in logical order.




Score x 5 20

Code Completeness and Efficiency

Code is complete, clean, and efficient. There are no unnecessary lines or commands.

Code is complete and mostly clean and efficient. There are few unnecessary lines or commands.

Code is complete and somewhat clean and efficient. It has some unnecessary lines or commands.

Code is mostly complete and is not clean or efficient. It has many unnecessary lines or commands.

Code is incomplete.

Score x 5 20

Use of Called Functions

Called functions are always used for repetitive tasks.

Called functions are almost always used for repetitive tasks.

Called functions are sometimes used for repetitive tasks.

Called functions are seldom used for repetitive tasks.

Called functions are not used for repetitive tasks.

Score x 3 12

Total Score and

Comments

60

Coding Rubric

Team Name: ____________________________________

Student Names: ______________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________________________

Notes:

Zone 3

60

Competition 3 – Rescue Robots

б

Team Name Robot Sketch Competition Score Total Score Place

Rescue Robots Competition Results Chart

Zone 3

61



Белая лента

Совет: Варианты управляющей программы для соревнования № 3 будут сильно разниться из-за конструкции робота, стратегий набора баллов, способов нахождения решения, инженерных компромиссов и многих других факторов. На сайте Pitsco.com/

TETRIX-MAX-Competition-in-a-

Box#resources можно посмотреть пример робота для соревнования № 3 с образцом управляющей им программы.

53





Испытательный лабиринт

Возможности робота для соревнования после его постройки и программирования надо будет испытать в лабиринте. Подготовьте испытательный лабиринт, похожий на тот, в котором роботы будут состязаться в день соревнования.

Как подготовить испытательный лабиринт:

1. Выложите из 16 чёрных напольных плиток квадрат (4 x 4), чтобы получился настил со стороной 244 см.

2. Выберите схему испытательного лабиринта. Обозначьте въезд и выезд лабиринта. Определите, где будут находиться искомые выжившие. Примеры устройства лабиринтов см. ниже.

Пример схемы № 1 Пример схемы № 2

Въезд Въезд

Выжи

вший Выживший

Выжи

вший

Выжи

вший

Выезд Выезд

3. В месте нахождения искомых выживших замените черную напольную плитку серой.

4. У въезда и выезда лабиринта положите по дополнительной напольной плитке чёрного цвета. Так робот сможет начать движение за пределами лабиринта, не забираясь на выступающие над полом напольные плитки.

5. Установите стенки по периметру лабиринта, используя крестовые стойки, канцелярские зажимы и пластины ограждения. Затем добавьте внутренние стенки. Если понадобится помощь при соединении пластин ограждения и при сооружении лабиринта, см. Руководство пользователя соревновательной арены.

6. Для прокладки направляющей линии для робота используйте ленту белого цвета. Линия должна пролегать посередине напольных плиток.

A. Следуя за изгибами лабиринта, линия должна поворачивать под прямым углом. Обозначить поворот легче, если обрезать ленту, а новое направление обозначить новым отрезком, вместо того, чтобы пытаться изогнуть или растянуть ленту в новом направлении.

B. Проследите, чтобы линия доходила до самой пластины ограждения в местах нахождения двух искомых выживших. Только здесь линия должна доходить до стенки. Это позволяет определить с помощью ультразвукового датчика, что робот находится возле искомого выжившего.

C. Позаботьтесь о том, чтобы линия от центра плитки на въезде тянулась до центра плитки на выезде — тогда робот сможет, двигаясь вдоль линии, заехать в лабиринт и выехать из него.

54



Схема № 1 Схема № 2

Соревновательный лабиринт

По окончании последнего дня конструирования, программирования и испытания роботов вам надо будет изменить лабиринт, подготовив его к заключительному соревнованию. Прежде чем окончательно выбрать схему, посмотрим повнимательнее, как работает датчик линии во время движения по линии.

Датчик отслеживает не середину, а один край линии. Когда робот подъезжает к пересечению линий, направление его поворота зависит от того, какой край линии он отслеживает. Предположим для примера, что лабиринт выстроен по схеме № 1, показанной ниже.

Если робот отслеживает правый край линии, обозначенный чёрным пунктиром, тогда на первом перекрёстке он повернёт направо и направится к первому выжившему. Развернувшись на 180 градусов у выжившего, он продолжит движение, отслеживая правый край линии. На следующем перекрёстке он должен повернуть направо и направиться к выезду, а не ко второму выжившему. Вместе с тем, если робот будет двигаться по левому краю линии, то разминётся с первым выжившим и найдёт второго, прежде чем направиться к выезду. В таком случае запрограммировать робота на движение к в направлении обоих выживших может оказаться непросто.

По этой причине следует во время подготовки лабиринта продумать размещение искомых выживших. Вот некоторые варианты плана действий:

• Постарайтесь разместить искомых выживших так, чтобы одного можно было найти, независимо от того, с какой стороны от линии будет двигаться робот. Примеров такой подготовки служит показанная выше схема № 1.

• Разместите обоих искомых выживших так, чтобы их можно было найти, двигаясь по линии с одной стороны. Примеров такой подготовки служит показанная выше схема № 2. Исходя из уровня подготовленности ваших воспитанников, можно подсказать им, какой край линии следует отслеживать. В примере со схемой № 2 это будет правый край — он обозначен чёрным пунктиром. Но следует помнить, что в случае движения по неправильному краю линии робот с большой долей вероятности не найдёт выживших.

Въезд

Выжи

вший

Выживший

Выезд

Въезд

Выживший

Выживший

Выезд

55



Окончательно выбрав схему лабиринта, внесите в испытательный лабиринт изменения, чтобы подготовить его к заключительному соревнованию:

1. Уберите ненужные части обозначенной лентой линии. Длинные отрезки ленты ещё пригодятся, повесьте их на парту или куда-то ещё.

2. Уберите внутренние пластины ограждения и канцелярские зажимы.

3. Чтобы отметить место нахождения искомых выживших, передвиньте серые плитки настила в предусмотренные места. Освободившиеся места замените напольными плитками чёрного цвета.

4. При необходимости подвиньте въезд и выезд лабиринта.

A. Подвиньте въездные и выездные напольные плитки.

B. Переставьте пластины ограждения по периметру так, чтобы робот мог въезжать в лабиринт и выезжать из него.

5. Соорудите внутренние стенки лабиринта, используя крестовые стойки, канцелярские зажимы и пластины ограждения.

6. Для прокладки направляющей линии для робота используйте ленту белого цвета. Линия должна пролегать посередине напольных плиток. По возможности повторно используйте длинные куски ленты, оставшиеся от испытательного лабиринта.

A. Там, где проезд делает поворот, обозначьте лентой поворот под прямым углом.

B. Проследите, чтобы линия доходила до самой пластины ограждения в местах нахождения двух искомых выживших. Только здесь линия должна доходить до стенки. Это позволяет определить с помощью ультразвукового датчика, что робот находится возле искомого выжившего.

C. Позаботьтесь о том, чтобы линия от центра плитки на въезде тянулась до центра плитки на выезде — тогда робот сможет, двигаясь вдоль линии, заехать в лабиринт и выехать из него.

56





1. Вам будет нужно подготовить испытательный лабиринт, в котором команды могли бы испытать своих роботов перед началом соревнования. До дня соревнования никому не показывайте схему заключительного лабиринта, который будет использован во время соревнования. Как подготовить испытательный лабиринт см. в разделе о подготовке.

2. Дайте учащимся необходимое время для внесения изменений в конструкцию робота и программу для него. Не забудьте сообщить учащимся, в какой день состоится соревнование, чтобы они соответственно распорядились своим временем. Чтобы всё получилось, надо будет объединить элементы программ из упражнений 8, 9 и 10.

3. Сделайте для каждой команды копию таблицы из рубрики "Программирование".

4. По окончании занятия накануне соревнования пусть учащиеся распечатают свой скетч и сдадут распечатку вам. Проследите, чтобы в комментариях к скетчу или на распечатке были указаны имена, фамилии учащихся и название их команды.

5. После распечатки и сдачи скетчей командам запрещено вносить изменения в конструкцию робота или в скетч. Окончательный вариант скетча нужно будет загрузить в робота, а робота подготовить ко дню соревнования.

6. До начала соревнования или по ходу соревнования оцените и присудите баллы скетчу каждой команды по таблице из рубрики "Программирование".

• День соревнования будет веселее, если оценку управляющего кода провести накануне. После каждого выступления команды узнают итоговые результаты и понимают, какой результат надо превзойти. Таким образом победитель становится известен, как только последняя команда пройдёт лабиринт. Если отложить оценку кода до окончания соревнования, тогда предвкушение победы может оказаться не таким радостным.

• Впрочем, оценивая код до соревнования, трудно предугадать, насколько хорошо он проявит себя, и дать конструктивные предложения по его эффективности. Попробуйте дать как можно полную оценку и составить как можно более развёрнутый отзыв до начала соревнования, но окончательный результат не подводите. Пока роботы каждой команды будут поочерёдно проходить лабиринт, вы можете вывести итоговый счёт для рубрики "Программирование" и добавить какие-то заметки или отзывы. В день соревнования на это уйдёт чуть больше времени, но так удастся наиболее полно оценить программирование как элемент соревнования.

7. После сдачи командами их окончательного скетча и перед началом дня соревнования подготовьте соревновательный лабиринт в соответствии с имеющимися указаниями.

8. В день соревнования:

A. Сделайте копию таблицы результатов соревнования спасательных роботов: следите по ней за порядком выступления соревнующихся команд и ведите учёт их результатов.

Рубрика "Программирование""П


Pseudocode and

Comments

Pseudocode and comments are used throughout, and the code base is easy to follow.

Pseudocode and comments are used in most places, and the code base is somewhat easy to follow.

Pseudocode and comments are used in some places, and the code base is followed with some effort.

Pseudocode and comments are hardly used, and the code base is difficult to follow.

Pseudocode and comments are not used. Score x 2

8

Code Base Logic and Structure

Code base meets all requirements:• Commands are

in logical order.




Code base meets three requirements:• Commands are

in logical order.




Code base meets two requirements:• Commands are

in logical order.




Code base meets one requirement:• Commands are

in logical order.




Code base meets no requirements:• Commands are

in logical order.




Score x 5 20

Code Completeness and Efficiency

Code is complete, clean, and efficient. There are no unnecessary lines or commands.

Code is complete and mostly clean and efficient. There are few unnecessary lines or commands.

Code is complete and somewhat clean and efficient. It has some unnecessary lines or commands.

Code is mostly complete and is not clean or efficient. It has many unnecessary lines or commands.

Code is incomplete.

Score x 5 20

Use of Called Functions

Called functions are always used for repetitive tasks.

Called functions are almost always used for repetitive tasks.

Called functions are sometimes used for repetitive tasks.

Called functions are seldom used for repetitive tasks.

Called functions are not used for repetitive tasks.

Score x 3 12

Total Score and

Comments

60

Coding Rubric

Team Name: ____________________________________

Student Names: ______________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________________________

Notes:

Zone 3

60


Совет: Соревнование покажет, что усвоили ваши воспитанники, изучая это пособие по соревнованиям. Продумайте возможность пригласить на соревнование родителей, администрацию и местных жителей в качестве зрителей. Возможно, соревнование стоит устроить в спортзале или учебной аудитории, где зрителей можно усадить. Сделайте так, чтобы это мероприятие всем было по душе:

• Объявляйте по системе громкого вещания изменения в результатах после каждого выступления, чтобы все понимали, что происходит.

• Поощряйте добродушное веселье и поддержку игроков болельщиками. Все команды упорно работали над созданием и программированием своего робота. Похвалите их за старание.

• Пусть зрители аплодисментами проголосуют, кого наградить призами за особые достижения, например за самого привлекательного робота и за лучше всех одетую команду.

Примечание: Рубрика "Программирование" есть и в учебном пособии. Позаботьтесь о том, что воспитанники прочли текст и поняли, как именно будет оцениваться их скетч.

57



B. Определите порядок выступления команд с помощью жребия, вытягивая их названия из чашки или шляпы.

C. Пусть участвующая в соревновании команда поставит своего робота на стартовый участок так, чтобы датчик линии оказался над линией. Команда должна включить своего робота.

D. Для ведения соревнования понадобится секундомер. Убедитесь, что секундомер обнулён и готов к запуску.

E. Вслух отсчитайте обратно числа, начиная с трёх, и на слове "Марш" включите секундомер. Кроме того, по команде "Марш" один из членов команды должен нажать на зелёную пусковую кнопку на контроллере PRIZM в роботе своей команды, чтобы робот пришёл в движение.

F. Командам даётся пять минут на прохождение лабиринта и сброс катушек в месте нахождения искомых выживших.

G. Время следует остановить, если:

i. Робот полностью прошёл лабиринт.

ii. Истекло 5 минут.

iii. Робот застрял в лабиринте, и ясно, что дальше он уже не поедет.

iv. Робот начинает ломать лабиринт.

H. После остановки секундомера следует нажать на контроллере PRIZM красную кнопку сброса параметров, чтобы робот остановился.

I. Определите число баллов за пройденное расстояние, время достижения цели соревнования, число найденных выживших, и число штрафных баллов. Сложите баллы, включая баллы из рубрики "Программирование", и определите общий счёт. Ведите учёт результатов и подсчитывайте баллы при помощи таблицы результатов соревнования спасательных роботов.

J. Выключите и уберите робота из соревновательной арены.

K. Как можно точнее повторите для каждой команды шаги 8C–8J, чтобы обеспечить всем командам как можно более равные условия.

5. Определите места команд и победителей соревнования.

6. Раздайте победителям соревнования подобающие награды.


• За каждую пройденную плитку (квадрат 61 x 61 см) лабиринта, включая обнаружение двух искомых выживших, присуждается 10 баллов. Наибольшее число баллов за пройденное расстояние может равняться 160 баллам (16 плиток × 10 баллов = 160 баллов) за прохождение всего лабиринта.

• Если пройден весь лабиринт, баллы присуждаются с учётом времени выполнения заезда. Число баллов и длительность заезда обратно пропорциональны, то есть чем быстрее робот пройдёт лабиринт, тем больше баллов заработает.

• • Баллы за длительность заезда начисляются по такой формуле:

Баллы = 25 000(Время в секундах)

Баллы за время выполнения

Время в секундах

450

400

350

300

250

200

150

100

50

060 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300

58



• По 50 баллов присуждается за сброс катушки рядом с каждым искомым выжившим. Для получения баллов необходимо оставить катушки где-нибудь на серой напольной плитке, которая считается местом нахождения искомого выжившего.

• А за структуру, чистоту, эффективность и правильность управляющей программы можно также получить в общей сложности ещё 60 баллов. Баллы будут начисляться по таблице в рубрике "Программирование".


• За каждый наезд робота на стенку или касание стенки: -5 баллов

• • Если робот долгое время касается стенки, тогда каждый 5-секундный промежуток такого касания будет считаться новым наездом, за который вычитаются дополнительные 5 баллов.

• За повреждение трассы могут вычитаться дополнительные баллы по усмотрению распорядителя соревнования.


• Составление для робота программы движения по незнакомому лабиринту, выполнения крутых поворотов, а также попутного обнаружения и сброса катушек в местах нахождения искомым выживших, может оказаться очень сложным делом. Исходя из уровня подготовленности учащихся, попробуйте дать командам две "вспомогательные" остановки, где можно остановить робота, придать ему при необходимости другое положение, и заново запустить управляющую программу. За неиспользованные подсказки можно присудить командам дополнительные баллы. Возможность использовать вспомогательные остановки улучшает шансы команд на успех.

• Если запрограммировать успешное выступление робота не получается, напомните учащимся, что всё, что понадобится для прохождения лабиринта и обнаружения хотя бы одного выжившего, они проходили в упражнениях 8, 9 и 10. Вот о чём там шла речь, вкратце:

• • Упражнение № 8

• Движение по линии до обнаружения препятствия (искомого выжившего)

• Управление сервоприводами при обнаружении препятствия


• Разворот на 180 градусов

• Использование ультразвукового датчика для сравнения расстояний и принятия решений


• Движение по линии с крутыми поворотами


• Помните, что главное для успеха любого соревнования — честность. Поста-райтесь предельно уменьшить преимущества одной команды над другой.




59



Категория 4 3 2 1 0 Вес Баллы

Псевдо-программа и комментарии

Псевдопрограмма и комментарии используются во всех случаях, а базу управляющего кода нетрудно отследить.

Псевдопрограмма и комментарии используются в большинстве случаев, а базу управляющего кода в общем нетрудно отследить.

Псевдопрограмма и комментарии используются в некоторых случаях, а базу управляющего кода отслежи ва-ется с некоторым усилием.

Псевдопрограмма и комментарии почти не используются, а базу управляющего кода трудно отследить.

Псевдопрограмма и комментарии не используются.

Баллы x 2

8

Логическая схема и

структура базы управляющего

кода

База управляю-щего кода удовлетворяет всем требованиям:• Команды

выстроены в логическом порядке.

• Синтаксис правильный.

• Структура одинакова во всех случаях.

• Функции команд используются правильно.

База управляю-щего кода удовлетворяет трём требованиям:• Команды





База управляю-щего кода удовлетворяет двум требованиям:• Команды





База управляю-щего кода удовлетворяет одному требованию:• Команды





База управляю-щего кода не удовлетворяет ни одному требованию:• Команды





Баллы x 5

20

Полнота и эффективность управляющего

кода

Управляющий код полный, чистый и эффективный. Отсутствуют ненужные строки и команды.

Управляющий код полный, почти везде чистый и эффективный. Мало ненужных строк и команд.

Управляющий код полный и до некоторой степени чистый и эффективный. Есть несколько ненужных строк и команд.

Управляющий код почти везде полный, но не чистый и не эффективный. Много ненужных строк и команд.

Неполный управляющий код.

Баллы x 5

20

Использование вызываемых

функций

Вызываемые функции всегда используются для повторяющихся задач.

Вызываемые функции почти всегда используются для повторяющихся задач.

Вызываемые функции иногда используются для повторяющихся задач.

Вызываемые функции редко используются для повторяющихся задач.

Вызываемые функции не используются для повторяющихся задач.

Баллы x 3

12

Итоговый счёт и

комментарии

60

Примечания:

Рубрика "Программирование"

Название команды: ____________________________________

Имена, фамилии учеников: ______________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________

60



Название командыСкетч для

робота

Счёт за

соревнование

Итоговый

счётМесто

Таблица результатов соревнования спасательных роботов

61



Дополнительные упражнения и соревнования

• Варианты соревнований из разделов № 1 и 2

• • Повторите соревнования из разделов № 1 и 2, но теперь пусть команды соревнуются в непосредственном противостоянии по схеме стыковых матчей или по круговой схеме.

• • Превратите соревнование из раздела № 1 или раздела № 2 в турнир объединённых команд с использованием двух роботов. Объединённые команды могут соревноваться по очереди (два робота на соревновательной арене) или в одновременно противостоять друг другу (четыре команды на соревновательной арене). Тем не менее, должны предупредить: хотя это и весёлое упражнение, сразу четырём командам на соревновательной арене может быть тесно. Объединённые команды, проектируя и конструируя своего робота, должны планировать свои действия и работать сообща.

• Варианты соревнования из раздела № 3

• • Снова подготовьте соревновательный лабиринт, но на сей раз не наклеивайте белую линию, направляющую движение робота. Посмотрите, получится ли у ваших воспитанников запрограммировать робота так, чтобы он двигался по лабиринту только по наводке ультразвукового датчика.

• • Посмотрите, смогут ли ваши воспитанники запрограммировать роботов так, чтобы те не сбрасывали, а подбирали катушку в местах нахождения искомых выживших, и везли её по лабиринту.

• Идеи других соревнований дистанционно управляемых роботов

• • Орёл или решка — соревнование в виде прямого противостояния на арене

• Команды должны придумать и создать робота, способного перевернуть монету.

• Для соревнования разбросайте по арене 100 монет: 50 вверх орлом, 50 вверх решкой.

• Одна команда играет за орла, другая за решку.

• Команды должны за 2 минуты перевернуть как можно больше монет своей стороной вверх.

• Побеждает команда, перевернувшая больше монет своей стороной вверх.

• • Сумоисты — соревнование в виде прямого противостояния на арене

• Команды строят крепких и мощных роботов.

• Соревновательная арена маленькая, без стен: просто обозначенная границами площадка.

• Роботы начинают в положении лицом к лицу из центра арены.

• По команде "Марш" роботы стараются вытолкнуть друг друга за пределы арены.

• Примечание: При определённых размерах и массе роботов соревнование в таком стиле способно привести электродвигатели роботов или настил арены в негодность.

• • Вездеходные роботы — соревнование на трассе

• Команды придумывают и мастерят робота-вездехода, который должен как можно быстрее пройти трассу с препятствиями.

• Препятствием на трассе может послужить любой имеющийся в классе предмет. Ожидается, что роботы будут маневрировать и переезжать препятствия, объезжать их сбоку, снизу и проезжать сквозь них.

62

ПриложениеДополнительные упражнения

и соревнования

• Чтобы было интереснее, добавьте наклонные въезды и съезды, мосты, участки местности разной степени пересечённости и препятствия, которые необходимо сдвигать.

• • Буксировка — соревнование на трассе

• Команды придумывают и мастерят роботов, которые должны как можно дальше отбуксировать как можно более тяжёлый груз.

• Смастерите буксировочные салазки, которые можно прикрепить к роботу, участвующему в соревновании.

• Проложите прямую трассу. Разметьте её на отрезки и у каждой метки положите грузы.

• По мере продвижения роботов по трассе у каждой метки на салазки добавляются грузы.

• Робот, который проедет дальше других, отбуксирует самый тяжёлый груз и станет победителем.

• • Волейбол — соревнование между объединёнными командами на арене

• Команды придумывают и мастерят роботов, которые должны поднимать предметы и перебрасывать их через стенку посередине арены.

• Смастерите арену, поделённую стенкой пополам. Каждая объединённая команда должна начать на одной из сторон.

• Положите на обе части арены равное число предметов: мячей, катушек и кубиков. Некоторые предметы могут стоить большее число баллов.

• Объединённые команды состязаются в течение 2–3 минут, перемещая предметы на ту сторону арены, где находится соперник.

• • Кто кого перетанцует — соревнование в виде прямого противостояния

• Команды придумывают и мастерят танцующих роботов.

• Выберите популярную мелодию и дайте роботам посостязаться в танце на выбывание. Оценивать выступление аплодисментами будет другой класс.

• Приучайте команды объединяться и сообща придумывать последовательность действий.

• • Салки — соревнование в виде прямого противостояния на арене

• Отведите для игры в салки поле с большой площадью. Роботы должны оставаться в пределах поля, а нарушивший это правило автоматически становится водящим.

• Команды проектируют и конструируют робота, предназначенного для того, чтобы найти и осалить другого робота, коснувшись его.

• Одновременно играть на поле может несколько роботов.

• Команды тянут жребий с названием из шляпы, чтобы определить, кто будет водить первым.

• Фиксируйте время, в течение которого каждый робот остаётся водящим, используя разные секундомеры.

• Побеждает робот, который быстрее остальных перестал быть водящим.

63

ПриложениеДополнительные упражнения и соревнования

• Другие идеи для создания автономных роботов

• • Самоуправляемые трактора — соревнование на арене

• Во многих сельскохозяйственных машинах используется глобальная спутниковая система определения местонахождения, которая помогает успешно засеивать поля, выращивать и собирать на них урожай.

• Соорудите из пенополимерных плиток как можно больший по площади настил. Это будет поле, которое надо засеять. Стенок по краям быть не должно. Форма поля не обязательно должна быть правильной.

• Команды проектируют, конструируют и программируют робота в виде трактора, который должен засеять как можно большую площадь поля.

• Плитка считается засеянной после того, как трактор оказывается полностью в её пределах.

• Цель — как можно быстрее засеять как можно больше плиток по рациональной схеме, исключающей повторное засевание плиток.

• • Самая меткая параллельная парковка — соревнование на трассе

• Многим современным автомобилям теперь под силу самостоятельно встать на стоянку параллельно дороге.

• Поставьте два больших предмета (например, контейнеры TETRIX MAX) в метре друг от друга.

• Команды проектируют, конструируют и программируют робота, который сумеет встать на стоянку между двумя контейнерами параллельно дороге.

• Роботы должны подъехать к стоянке, обнаружить свободное стояночное место, заехать на него и остановиться.

• Это соревнование с уменьшением свободного пространства: каждый раунд контейнеры сдвигают все ближе друг к другу. Роботы, неудачно вставшие на стоянку параллельно дороге, выбывают из соревнования.

• Другие упражнения

• • Придумай собственное соревнование. Пусть учащиеся сами придумают соревнование, в том числе технические характеристики роботов, правила и инструкции, соревновательную арену, конечно же, и порядок определения победителей. Если позволяет время, проведите некоторые из соревнований.

• • Роботы чудовищных размеров. Пусть две команды объединят свои наборы TETRIX и построят роботов большего размера, способных на большее. Роботы с 4-мя электродвигателями постоянного тока и 4-мя сервоприводами могут делать просто изумительные вещи.

• • Изучите соревнования местного, регионального, общегосударственного и международного уровня. Организуйте робототехнический клуб или команду, чтобы поучаствовать в одном из этих соревнований. Советуем начать с организаций и соревнований, в которых предпочтение отдаётся проверенному в деле конструктору TETRIX:

• FIRST — Техническое состязание FIRST

• SkillsUSA — Робототехника: Поиск и спасение в городских условиях

• Всемирная робототехническая олимпиада

64

ПриложениеДополнительные упражнения

и соревнования

Принятые во внимание стандарты

Обозначение стандарта Стандарт Место

NGSS: Перспективные стандарты по физике (США)

NGSS.HS-ETS1-1 Анализируя важную глобальную проблему, установить качественные и количественные критерии и ограничения для решений, учитывающих нужды и потребности общества.

ВведениеУпражнения 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10Соревнования 1, 2, 3

NGSS.HS-ETS1-2 Проектировать решение сложной практической задачи, разбивая её на менее крупные, более удобные для рассмотрения задачи, которые поддаются решению при помощи технического конструирования.


NGSS.HS-ETS1-3 Оценивать решение сложной практической задачи на основе критериев, упорядоченных по степени важности, и компромиссов, которые учитывают ряд ограничений, включающих себестоимость, безопасность, надёжность и эстетику, а также возможные последствия для общества, культуры и окружающей среды.

ВведениеУпражнения 2, 3, 5, 6, 8, 9, 10Соревнования 1, 2, 3

CCSS: Единые общеобразовательные стандарты штатов (США) — Грамотность

CCSS.ELA-LITERACY.RST.9-10.2 Определять центральные идеи или заключения текста; отслеживать, как в тексте разворачивается объяснение или описание сложного процесса, явления или понятия; излагать текст точно и сжато.

ВведениеУпражнения 4, 5, 6, 9, 10Соревнования 1, 2, 3

CCSS.ELA-LITERACY.RST.9-10.3 Точно следовать сложному многошаговому алгоритму при проведении опытов и экспериментов, выполнении замеров или технических заданий, учитывая особые случаи или исключения, сформулированные в тексте.

Упражнения 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10Соревнования 1, 2, 3

CCSS.ELA-LITERACY.RST.9-10.4 Устанавливать значение символов, ключевых терминов и прочих слов и фраз, связанных с конкретной предметной областью, сообразно их употреблению в конкретном научном или техническом контексте, значимом для текстов и тем 9–10 классов.


CCSS.ELA-LITERACY.RST.9-10.5 Анализировать структуру взаимосвязи понятий в тексте, в том числе взаимосвязи ключевых терминов (например: сила, трение, противодействующая сила, энергия).


CCSS.ELA-LITERACY.RST.9-10.7 Переводить количественные или технические сведения, выраженные в тексте словами, в наглядную форму (в виде таблицы или диаграммы, например), а также переводить сведения из наглядной или математической формы (например, в виде уравнения) в словесную.


CCSS.ELA-LITERACY.SL.9-10.1.A Приходить на обсуждение, подготовившись, прочитав и подвергнув научному исследованию изучаемый материал; открыто опираться на эту подготовку, ссылаясь на факты из текстов и других научных исследований по теме или вопросу с целью организовать вдумчивый, аргументированный обмен идеями.


CCSS.ELA-LITERACY.SL.9-10.1.B В сотрудничестве со сверстниками устанавливать правила общих обсуждений и принятия решений (пример: неформальный консенсус, голосование по ключевым вопросам, изложение альтернативных взглядов), ясные цели и сроки, а также индивидуальные роли по мере необходимости.


CCSS.ELA-LITERACY.SL.9-10.1.C Вести беседы, задавая и отвечая на вопросы, которые соотносят протекающее обсуждение с более широкими темами или более масштабными идеями; активно вовлекать других людей в это обсуждение; а также уточнять, устанавливать истинность или подвергать сомнению идеи и заключения.

Упражнения 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7Соревнования 1, 2, 3

CCSS.ELA-LITERACY.SL.9-10.1.D Давать продуманные ответы на различные взгляды, обобщать совпадающие и несовпадающие точки зрения, и, в обоснованных случаях, отстаивать или доказывать собственные взгляды и представления, а также устанавливать новые связи в свете предоставленных фактов и рассуждений.

Упражнения 1, 2, 3, 4, 5, 6Соревнования 1, 2, 3

CCSS.ELA-LITERACY.SL.9-10.4 Преподносить сведения, выводы и подтверждающие данные чётко, лаконично и логично, чтобы слушатели могли следить за нитью рассуждения, а организация, развитие, суть и стиль выступления соответствовали цели, аудитории и задаче.

Соревнование 2

CCSS.ELA-LITERACY.SL.9-10.6 Подстраивать речь под различные условия и задачи, демонстрировать владение языком официального общения, когда это необходимо или уместно.


Стандарты ITEEA (Международной ассоциации преподавателей технологии и технического конструирования)

ITEEA 1.L Изобретения и нововведения являются результатом конкретного, целенаправленного научного исследования.

ВведениеРаздел № 2 — Отправные положения

ITEEA 2.W При решении сложных задачи из настоящей жизни системный подход задействует логику и творческую способность, а также найти подходящие компромиссы.


ITEEA 2.X Системы, из которых, словно из строительных блоков, складывается технология, входят в более крупные технологические, социальные и природные системы.

ВведениеСоревнования 1, 2, 3

65

ПриложениеПринятые во внимание стандарты


Стандарты ITEEA (Международной ассоциации преподавателей технологии и технического конструирования) (продолжение)

ITEEA 2.Y На устойчивость технологической системы влияют все составные части системы, в особенности те, что входят в контур обратной связи.


ITEEA 2.Z Выбор ресурсов подразумевает нахождение компромиссов между противоречащими друг другу критериями: доступностью, себестоимостью, желательностью и появлением отходов.

Введение

ITEEA 2.AA К числу требований относятся установление критериев и ограничений изделия или системы, и определение того, как они влияют на окончательный вариант проекта и конструкторскую разработку.


ITEEA 2.BB Оптимизация — это непрерывный процесс или методология проектирования или изготовления изделия, зависящая от критериев и ограничений.

Раздел № 2 — Отправные положенияУпражнения 4, 5, 6, 8, 9, 10Соревнования 2, 3

ITEEA 2.CC Новые технологии ведут к появлению новых технологических процессов. Введение

ITEEA 2.EE Руководство — это процесс планирования, организации и контроля работы. Введение

ITEEA 2.FF В сложных системах много уровней контроля и контуров обратной связи, дающих информацию для принятия решений.

Раздел № 2 — Отправные положенияСоревнование 3

ITEEA 3.G Перенос технологии происходит в том случае, когда новый пользователь применяет уже разработанное для одной цели новшество по другому назначению.

Раздел № 2 — Отправные положения

ITEEA 3.H Технологическое новаторство часто бывает следствием распространения идей, знаний или навыков и умений внутри технологии, на другие технологии или переноса вовне в другие области.


ITEEA 3.I Для защиты лежащих в основе технологии идей иногда применяют патентование.


ITEEA 4.I Принятие решений об использовании технологии включает в себя оценку компромиссов между положительными и отрицательными последствиями.


ITEEA 4.J В разработке, отборе и использовании технологий важную роль играют этические соображения.


ITEEA 5.G Человек в состоянии придумать технологии сохранения воды, почвы и энергии через повторное использование, химическое восстановление и переработку отходов.


ITEEA 5.H При разработке новых технологий, нацеленных на уменьшенное использование ресурсов, важен учёт различных обстоятельств и нахождение компромиссов.


ITEEA 5.J Объединение технологических процессов с природными предельно повышает производительность труда и уменьшает отрицательное влияние на окружающую среду.


ITEEA 5.K Человек придумывает технологии для ослабления отрицательных последствий других технологий.


ITEEA 5.L Решения по внедрению технологий включают в себя оценку компромиссов между предполагаемым положительным и отрицательным влиянием на окружающую среду.


ITEEA 6.H Представители разных культур разрабатывают собственные технологии для восполнения своих индивидуальных и совместных нужд, потребностей в соответствии с их нравственными идеалами.


ITEEA 6.J Ряд разных факторов, в частности реклама, сила экономики, цели компании и новейшие модные увлечения, накладывают свой отпечаток на проектирование различных технологий и спрос на них.


ITEEA 7.G Большинство технологий развивается эволюционным путём — в результате ряда усовершенствований начального изобретения.


ITEEA 8.H Алгоритм проектирования технических конструкций включает в себя этапы формулировки задачи, мозгового штурма, исследования темы и выдвижения идей, определения критериев и задания ограничений, изучения возможностей, отбора методики, разработки проектного предложения, изготовления модели или прототипа, испытания и оценки конструкции по техническим характеристикам, отладки конструкции, её создания или изготовления и публикации технологических процессов и результатов.


66

Приложение Принятые во внимание стандарты



ITEEA 8.I Конструкторские задачи редко представляются в чётко сформулированном виде.

Введение

ITEEA 8.J Проект надо постоянно проверять и критически оценивать, а проектные идеи необходимо формулировать по-новому и совершенствовать.

ВведениеУпражнения 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10Соревнования 1, 2, 3

ITEEA 8.K Проектные требования (критерии, ограничения и эффективность) иногда противоречат друг другу.

Введение

ITEEA 9.I Утверждённые принципы проектирования помогают оценить имеющиеся проекты, собирать данные и направлять ход проектирования.

Введение

ITEEA 9.J На проектирование технических конструкций влияют особенности личности: творческие способности, находчивость, способность мысленно представить себе создаваемую конструкцию и мыслить абстрактно.


ITEEA 9.K Прототип представляет собой рабочую модель, при помощи которой проверяют конструктивный принцип, проводя прямые наблюдения и внося необходимые изменения.

ВведениеРаздел № 2 — Отправные положенияУпражнения 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7Соревнования 1, 2, 3

ITEEA 9.L При проектировании технических конструкций принимается во внимание ряд факторов.

Введение

ITEEA 10.I Научные исследования и опытно-конструкторские разработки представляют собой особый подход к решению задач, часто применяемый в бизнесе и промышленности с целью подготовки устройств и систем к выводу на рынок.

Раздел № 2 — Отправные положенияУпражнения 4, 5, 6Соревнование 2

ITEEA 10.J Прежде чем решать технологические задачи их необходимо исследовать. ВведениеРаздел № 2 — Отправные положенияУпражнения 4, 5, 6Соревнование 2

ITEEA 10.L Многие технологические задачи требуют рассмотрения с точек зрения нескольких дисциплин.

Упражнения 7, 8, 9, 10Соревнование 3

ITEEA 11.M Определить требующую решения конструкторскую задачу и решить, стоит ли ей заниматься.


ITEEA 11.N Определить критерии и ограничения, и решить как они повлияют на проектирование.


ITEEA 11.O Совершенствовать конструкцию с помощью прототипов и моделирования с целью обеспечить качество, действенность и производительность конечного изделия.

Упражнения 2, 3, 5, 6, 7Соревнования 1, 2, 3

ITEEA 11.P Оценивать проектное решение при помощи концептуальных, физических и математических моделей на различных этапах проектирования конструкции с целью найти подходящий вариант и отметить области, требующие улучшения.

Упражнения 2, 3, 5, 6Соревнования 1, 2, 3

ITEEA 11.Q Разработать и изготовить изделие или систему, используя алгоритм проектирования.


ITEEA 11.R Оценивать конечные решения и сообщать о наблюдениях, процессах и результатах проектирования в целом устными, наглядными, количественными, виртуальными и письменными средствами в дополнение к трёхмерным моделям.

Соревнования 1, 2, 3

ITEEA 12.L Документировать процессы и процедуры и информировать о них разные аудитории, используя подходящие способы устной и письменной коммуникации.


ITEEA 12.M Выявить неисправную систему и отремонтировать её, используя инструменты, материалы, механизмы и знания.

Упражнения 8, 9, 10Соревнования 1, 2, 3

ITEEA 12.N Устранение неисправностей, анализ и обслуживание систем с целью обеспечения безопасной и надлежащей работы и точности.

Упражнения 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10Соревнования 1, 2, 3

ITEEA 12.O Управлять работой систем так, чтобы они работали в соответствии с назначением.

Упражнения 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10Соревнования 1, 2, 3

ITEEA 12.P Использовать компьютеры и калькуляторы для добывания, извлечения, упорядочения, обработки, учёта, трактовки и оценки данных и информации, предназначенных для передачи адресату.

Упражнения 8, 9, 10Соревнование 3

ITEEA 13.J Собирать информацию и оценивать её качество. Упражнения 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10Соревнования 1, 2, 3

67




ITEEA 17.L Информационно-коммуникативные технологии включают в себя ввод, обработку и вывод того, что связано с отправкой и получением информации.


ITEEA 17.O Для получения системы связи и обмена информацией необходим источник информации, энкодер, передатчик, приёмник, декодер, устройство хранения информации, устройство извлечения информации и получатель информации.


Структура образовательных стандартов 21 века

CKT.GA.GA.1 Как навыки и умения 21-го века помогут понять проблемы планетарного масштаба и заняться их решением

Раздел № 1 — Отправные положенияРаздел № 3 — Отправные положенияСоревнования 1, 3

CKT.EL.EL.2 Показать знание и понимание влияния общества на мир природы (например, увеличение населения, развитие населения, темпы потребления ресурсов, и т. п.)


CKT.EL.EL.3 Исследовать и анализировать вопросы охраны окружающей среды, и делать правильные выводы об эффективности их разрешения


LIS.CI.TC.2 Выдавать новые и заслуживающие внимания идеи (концепции как постепенного, так и радикального преобразования)


LIS.CI.TC.3 Вырабатывать, уточнять, анализировать и оценивать собственные идеи с целью улучшить и предельно усилить творческие усилия


LIS.CI.WCO.1 Успешно развивать, внедрять и передавать новые идеи окружающим Упражнения 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10Соревнования 1, 2, 3

LIS.CI.WCO.2 Быть открытым и восприимчивым к новым и различным точкам зрения; применять в работе предлагаемые группой ресурсы и обратную связь


LIS.CI.WCO.3 Проявлять в работе оригинальность и изобретательность, и понимать, какие ограничения жизнь налагает на внедрение новых идей


LIS.CI.WCO.4 Воспринимать неудачу как урок; понимать, что творчество и новаторство представляют собой длительный, цикличный процесс, состоящий из небольших успехов и частых ошибок


LIS.CTPS.RE.1 Использовать различные виды рассуждения (индуктивное, дедуктивное и проч.) по обстоятельствам


LIS.CTPS.UST.1 Анализировать, как части целого, взаимодействуя друг с другом, дают совокупные результаты в сложных системах


LIS.CTPS.MJD.1 Успешно анализировать и оценивать факты, доводы, претензии и убеждения Упражнения 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10Соревнования 1, 2, 3

LIS.CTPS.MJD.4 Истолковывать информацию и делать выводы на основе наилучшего анализа Упражнения 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10Соревнования 1, 2, 3

LIS.CTPS.MJD.5 Критически осмысливать обучающие воздействия и процессы Упражнения 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10Соревнования 1, 2, 3

LIS.CTPS.SP.1 Решать разные виды незнакомых задач как традиционными, так и новаторскими способами


LIS.CTPS.SP.2 Распознавать и задавать значимые вопросы, проясняющие различные точки зрения и ведущие к улучшенным решениям


LIS.CC.CC.1 Успешно использовать навыки устного, письменного и неречевого общения для изложения мыслей и идей в различных формах и контекстах


LIS.CC.CC.3 Использовать передачу данных для ряда целей (например: информирования, научения, побуждения и убеждения)


LIS.CC.CO.2 Проявлять гибкость и готовность быть полезным, идя на необходимые компромиссы с целью достижения общей цели


LIS.CC.CO.3 Разделять ответственность за совместный труд и ценить отдельный вклад каждого члена команды


IMT.IL.AEI.1 Добывать информацию рационально (время) и успешно (источники) Упражнения 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10Соревнования 1, 2, 3

IMT.IL.AEI.2 Оценивать информацию критично и грамотно Упражнения 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10Соревнования 1, 2, 3

IMT.IL.UMI.1 Пользоваться информацией правильно и творчески применительно к решаемой проблеме или задаче


68

Приложение Принятые во внимание стандарты


Структура образовательных стандартов 21 века (продолжение)

LCS.FA.BF.1 Умело применять обратную связь Упражнения 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10Соревнования 1, 2, 3

LCS.FA.BF.2 Положительно реагировать на похвалу, неудачи и критику Соревнования 1, 2, 3

LCS.FA.BF.3 Понимать, обговаривать и уравновешивать различные взгляды и убеждения с целью получения осуществимых решений, особенно в поликультурных средах


LCS.IS.MGT.1 Ставить цели с осязаемыми и неосязаемыми критериями успеха Соревнования 1, 2, 3

LCS.IS.MGT.2 Пропорционально сочетать тактические (краткосрочные) и стратегические (долгосрочные) цели


LCS.IS.MGT.3 Использовать время и распределять рабочую нагрузку эффективно Упражнения 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10Соревнования 1, 2, 3

LCS.SC.WI.1 Контролировать, формулировать, упорядочивать по степени важности и выполнять задания без прямого надзора


LCS.IS.BSL.2 Проявлять инициативу в повышении квалификации до профессионального уровня


LCS.IS.BSL.4 Критически осмысливать прежний опыт, пользуясь им для будущих достижений


LCS.SCS.IEO.1 Знать, когда слушать, а когда говорить Соревнования 1, 2, 3

LCS.SCS.IEO.2 Вести себя заслуживающим уважения образом, профессионально Упражнения 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10Соревнования 1, 2, 3

LCS.SCS.WEDT.2 Воспринимать разные идеи и идеалы незашоренно Упражнения 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10Соревнования 1, 2, 3

LCS.PA.MP.1 Ставить цели и добиваться целей, несмотря на препятствия и давление со стороны соперников


LCS.PA.MP.2 Для достижения задуманного результата выстраивать по степени важности, планировать и распределять рабочие действия


LCS.PA.PR.1.A Демонстрировать дополнительные отличительные особенности, связанные с изготовлением изделий высокого качества, в том числе следующие способности: Работать с положительным настроем и вести себя этично


LCS.PA.PR.1.B Демонстрировать дополнительные отличительные особенности, связанные с изготовлением изделий высокого качества, в том числе следующие способности: Умело распоряжаться временем и вести проекты


LCS.PA.PR.1.C Демонстрировать дополнительные отличительные особенности, связанные с изготовлением изделий высокого качества, в том числе следующие способности: заниматься несколькими делами одновременно


LCS.PA.PR.1.D Демонстрировать дополнительные отличительные особенности, связанные с изготовлением изделий высокого качества, в том числе следующие способности: Активно участвовать в общем деле, а также быть надёжным и пунктуальным


LCS.PA.PR.1.F Демонстрировать дополнительные отличительные особенности, связанные с изготовлением изделий высокого качества, в том числе следующие способности: Успешно сотрудничать и действовать совместно с коллективами


LCS.PA.PR.1.G Демонстрировать дополнительные отличительные особенности, связанные с изготовлением изделий высокого качества, в том числе следующие способности: Уважать и ценить непохожесть членов коллектива


LCS.PA.PR.1.H Демонстрировать дополнительные отличительные особенности, связанные с изготовлением изделий высокого качества, в том числе следующие способности: Нести ответственность за результаты


LCS.LR.GLO.2 Успешно использовать сильные качества других людей для достижения общей цели


LCS.LR.GLO.3 Примером и самоотверженностью воодушевлять окружающих на проявление их лучших качеств


LCS.LR.GLO.4 Используя влияние и властные полномочия, всегда вести себя честно и этично Соревнования 1, 2, 3

LCS.LR.BRO.1 Действовать ответственно, помня об интересах общества в его широком смысле


69


70

Ресурсы

Бесплатный звонок800•835•0686

Загляните на наш сайтPitsco.com

Методическое пособие к набору TETRIX® "Соревнование в коробке"

Методическое пособие к набору tetrix ......Соревнующиеся...

Documents